Question

2．利用黃銅礦（CuFeS₂）生產銅、綠礬的過程如下．請回答：

（1）CuFeS₂中銅的化合價為+2價，則鐵的化合價為+2．
（2）要從溶液中得到綠礬，必須進行的實驗操作是bcae（按前后順序填寫字母序號）．
a．過濾洗滌 b．蒸發濃縮 c．冷卻結晶 d．灼燒 e．干燥
（3）實驗室中配制FeSO₄溶液時常將綠礬溶于一定濃度的硫酸中國，再加水稀釋，這樣操作的目的是抑制亞鐵離子水解．
（4）綠礬產品的純度可用滴定法進行測定，實驗步驟如下：
步驟1：稱取6.000g綠礬產品，經溶解、定容等步驟準確配制250mL溶液．
步驟 2：從上述容量瓶中量取25.00mL待測液溶于錐形瓶中．
步驟3：用硫酸酸化的0.0100mol/LKMnO₄溶液滴定至終點，記錄消耗KMnO₄溶液的體積．
步驟4：重復步驟2、步驟3兩次．三次平均消耗KMnO₄溶液40.00mL．
①判斷此滴定實驗達到終點的現象是滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內不褪色．
②寫出滴定過程中發生反應的離子方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
③計算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質量分數為92.67%（保留四位有效數字）．
（5）粗銅經過電解精煉可制得純銅，電解精煉過程中陰極發生的電極反應式為Cu²⁺+2e^-═Cu．

Answer 1

分析 （1）CuFeS₂中銅的化合價為+2價，硫為-2價，根據元素化合價代數和為零確定鐵的化合價；
（2）要從溶液中得到綠礬，可以通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌，干燥等步驟；
（3）亞鐵離子易水解，在配制硫酸亞鐵溶液時要防止亞鐵離子水解；
（4）①根據題中實驗步驟可知，滴定實驗達到終點時，溶液中的高錳酸鉀不完全褪色，溶液呈淺紅色；
②酸性KMnO₄被FeSO₄還原時生成Mn²⁺，同時生成鐵離子，根據電荷守恒和元素守恒書寫離子方程式；
③根據電子得失守恒有關系式MnO₄^-～5Fe²⁺，滴定中用去的高錳酸鉀的物質的量為0.0100mol/L×0.04L=0.0004mol，所以6.000g綠礬產品中FeSO₄•7H₂O的物質的量為$\frac{250}{25}$×5×0.0004mol=0.02mol，據此計算樣品中FeSO₄•7H₂O的質量分數；
（5）粗銅電解精煉過程中陰極上是銅離子得電子生成銅單質．

解答 解：（1）CuFeS₂中銅的化合價為+2價，硫為-2價，根據元素化合價代數和為零可和鐵的化合價為+2價，
故答案為：+2；
（2）要從溶液中得到綠礬，可以通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌，干燥等步驟，所以實驗操作的序號為bcae，
故答案為：bcae；
（3）亞鐵離子易水解，在配制硫酸亞鐵溶液時要防止亞鐵離子水解，所以將綠礬溶于一定濃度的硫酸中可以抑制亞鐵離子水解，
故答案為：抑制亞鐵離子水解；
（4）①根據題中實驗步驟可知，滴定實驗達到終點時，溶液中的高錳酸鉀不完全褪色，溶液呈淺紅色，所以判斷滴定實驗達到終點的現象是滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內不褪色，
故答案為：滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內不褪色；
②酸性KMnO₄被FeSO₄還原時生成Mn²⁺，同時生成鐵離子，反應的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
③根據電子得失守恒有關系式MnO₄^-～5Fe²⁺，滴定中用去的高錳酸鉀的物質的量為0.0100mol/L×0.04L=0.0004mol，所以6.000g綠礬產品中FeSO₄•7H₂O的物質的量為$\frac{250}{25}$×5×0.0004mol=0.02mol，所以樣品中FeSO₄•7H₂O的質量分數為$\frac{0.02×278}{6.000}$×100%=92.67%，
故答案為：92.67%；
（5）粗銅電解精煉過程中陰極上是銅離子得電子生成銅單質，電極反應式為Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案為：Cu²⁺+2e^-═Cu．

點評 本題考查化學工藝流程、物質的分離提純、氧化還原滴定應用、電解原理等，清楚實驗原理是解題的關鍵，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力，難度中等．