Question

9．工業上用某礦渣（含有Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）提取銅的操作流程如下（金屬單質E可由濾液C制取）：

已知：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O．
請回答下列問題：
（1）濾液A中鐵元素的存在形式為Fe²⁺（填離子符號），檢驗濾液A中存在該離子的方法是取少量濾液A于試管中，滴加少量酸性高錳酸鉀溶液，若溶液褪色，說明該溶液中存在Fe²⁺．
（2）在空氣中灼燒固體混合物D時，所用到的主要儀器有三腳架、坩堝鉗、坩堝、玻璃棒外，還需要酒精燈、泥三角．
（3）利用電解法進行粗銅精煉時，下列敘述正確的是ac（填字母序號）．
a．粗銅接電源正極，發生氧化反應
b．所得粗銅只有銅能發生電極反應
c．電解后電解液中Cu²⁺濃度減小
d．若陰極得到電子數為2N_A，則陽極質量減少64g
（4）取52.5g該粗銅樣品，加入足量的稀硫酸充分反應后，過濾、洗滌、干燥、稱量，所得濾渣質量為33.6g，則粗銅中銅的質量分數為64%．

Answer 1

分析 Cu₂O與鹽酸反應生成Cu和Cu²⁺，SiO₂與鹽酸不反應，Fe₂O₃與鹽酸反應生成Fe³⁺，與Cu反應生成Fe²⁺，固體B為SiO₂和Cu，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為CuO和Fe₂O₃的混合物，粗銅為Cu、Al和Fe的混合物，經過電解可得純銅，以此解答該題．

解答 解：Cu₂O與鹽酸反應生成Cu和Cu²⁺，SiO₂與鹽酸不反應，Fe₂O₃與鹽酸反應生成Fe³⁺，與Cu反應生成Fe²⁺，固體B為SiO₂和Cu，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為CuO和Fe₂O₃的混合物，粗銅為Cu、Al和Fe的混合物，經過電解可的純銅，
（1）Cu₂O與鹽酸反應生成Cu和Cu²⁺，Fe₂O₃與鹽酸反應生成Fe³⁺，Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，反應生成Fe³⁺，與Cu反應生成Fe²⁺，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，有Cu剩余，則溶液中鐵離子轉化為亞鐵離子，所以濾液A中鐵元素的存在形式為Fe²⁺，取少量濾液A于試管中，滴加少量酸性高錳酸鉀溶液，若溶液褪色，說明該溶液中存在Fe²⁺，
故答案為：Fe²⁺；取少量濾液A于試管中，滴加少量酸性高錳酸鉀溶液，若溶液褪色，說明該溶液中存在Fe²⁺；
（2）在空氣中灼燒固體混合物D時，所用到的主要儀器有三腳架、坩堝鉗、坩堝、玻璃棒外，還需要酒精燈、泥三角，
故答案為：酒精燈；泥三角；
（3）a．粗銅接電源正極，作陽極，發生氧化反應，故B錯誤硫酸銅溶液作電解液，SO₄^2-向陽極移動，故a正確；
b．所得粗銅中含有鋁和鐵，鋁和鐵活潑性強于銅，所以在陽極鋁和鐵也發生電極反應，故b錯誤；
c．純銅連接電源負極，陰極，其電極反應是Cu²⁺+2e^-═Cu，陽極上金屬鋅、鐵會先于Cu失電子，所以電解后電解液中Cu²⁺濃度減小，故c正確；
d．若陰極得到電子數為2N_A，陽極上金屬鋅、鐵會先于Cu失電子，則陽極質量減少不一定是64g，故d錯誤，
故答案為：ac；
（4）取52.5g該粗銅樣品，加入足量的稀硫酸充分反應后，鋁、鐵與稀硫酸反應，經過濾、洗滌、干燥、稱量，所得濾渣即為純銅，其質量為33.6g，所以粗銅中銅的質量分數為$\frac{33.6}{52.5}$×100%=64%，故答案為：64%．

點評 本題考查考查物質的制備以及分離和提純等知識，側重于考查學生綜合運用化學知識的能力，為高考常見題型，難度中等．