Question

工業(yè)上用某礦渣(主要成分為Cu₂O，還含有Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂)提取銅的操作流程如下：
　　
(固體混合物B經(jīng)處理后可回收銅)
已知：Cu₂O＋2H^＋=Cu＋Cu^2＋＋H₂O。
（1）實(shí)驗(yàn)操作Ⅰ的名稱為_________；在空氣中灼燒固體混合物D時(shí)，用到多種硅酸鹽材質(zhì)的儀器，除玻璃棒、酒精燈、泥三角外，還有_________(填儀器名稱)。
（2）濾液A中鐵元素的存在形式為_______(填離子符號(hào))，生成該離子的離子方程式為_____________________。
檢驗(yàn)濾液A中存在該離子的試劑為                      (填試劑名稱)。
（3）常溫下，等pH的NaAlO₂和NaOH兩份溶液中，由水電離出的c(OH^－)前者為后者的10⁸倍，則兩種溶液的pH＝_______。
（4） ①利用電解法進(jìn)行粗銅精煉時(shí)，下列敘述正確的是________(填代號(hào))。
a．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能              b．粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)
c．精銅作陰極，電解后電解液中Cu^2＋濃度減小
d．粗銅精煉時(shí)通過(guò)的電量與陰極析出銅的量無(wú)確定關(guān)系
②從濃硫酸、濃硝酸、蒸餾水中選用合適的試劑，測(cè)定粗銅樣品中金屬銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，涉及的主要步驟：稱取一定質(zhì)量的樣品→_____________________                      _______→過(guò)濾、洗滌、干燥→稱量剩余固體銅的質(zhì)量。(填缺少的操作步驟，不必描述操作過(guò)程的細(xì)節(jié))

Answer 1

（1）過(guò)濾   坩堝
（2）Fe²⁺       2Fe³⁺ + Cu = 2Fe²⁺ + Cu²⁺   硫氰化鉀溶液和新制氯水(寫化學(xué)式不給分)
（3）11       （4）①bc       ②將濃硫酸用蒸餾水稀釋，將樣品與足量稀硫酸充分反應(yīng)

解析試題分析：礦渣中的Al₂O₃、Fe₂O₃均與鹽酸反應(yīng)，分別生成AlCl₃、FeCl₃，Cu₂O與鹽酸反應(yīng)生成Cu和Cu²⁺，溶液中的Fe³⁺與Cu反應(yīng)：2Fe³⁺ + Cu = 2Fe²⁺ + Cu²⁺，SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，通過(guò)過(guò)濾把Cu、SiO₂與溶液分離，所以固體混合物B經(jīng)處理后可回收銅，濾液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，加入足量的NaOH溶液，濾液C中含有AlO₂^–，金屬E為Al，固體D為Cu(OH)₂和Fe(OH)₃的混合物，在空氣中灼燒，F(xiàn)為CuO和Fe₂O₃的混合物，粗銅為Cu、Al和Fe的混合物，經(jīng)過(guò)電解精煉可得純銅。
（1）分離固體與液體的混合物采用過(guò)濾的方法，灼燒固體應(yīng)放在坩堝中。
（2）由以上分析知，濾液A中鐵元素的存在形式為Fe²⁺，生成該離子的離子方程式為2Fe³⁺ + Cu = 2Fe²⁺ + Cu²⁺，檢驗(yàn)Fe²⁺的試劑為硫氰化鉀溶液和新制氯水。
（3）設(shè)pH=a，NaAlO₂溶液顯堿性是由AlO₂^–水解所致，所以水電離出的氫氧根離子濃度為，NaOH抑制水的電離，水電離出的OH^–濃度為10^–amol·L^–1，，則2a–14 =8，a=11。
（4）①電解過(guò)程中，電能除轉(zhuǎn)化為化學(xué)能外，還有部分轉(zhuǎn)化為熱能，a項(xiàng)錯(cuò)誤；電解精煉時(shí)粗銅應(yīng)為陽(yáng)極，與電源的正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)，b項(xiàng)正確；電解時(shí)，粗銅中的鐵、鋁也放電，而陰極只有Cu²⁺得電子，所以溶液中的Cu^2＋濃度略有降低，c正確；根據(jù)電極反應(yīng)Cu²⁺ + 2e^– = Cu可知，陰極析出銅的物質(zhì)的量是轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量的二分之一，錯(cuò)誤。②粗銅為Cu、Al和Fe的混合物，濃硫酸稀釋后，稀硫酸可與混合物中的Al和Fe反應(yīng)，而銅不反應(yīng)，通過(guò)反應(yīng)前后固體的質(zhì)量差可測(cè)定銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
考點(diǎn)：考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)原理分析、離子檢驗(yàn)、離子方程式的書寫、pH計(jì)算等內(nèi)容，考查信息處理能力 和綜合分析能力。