Question

【題目】某銅礦石的主要成分是Cu2O，還含有少量的Al2O3、Fe2O3和SiO2。某工廠利用此礦石煉制精銅的工藝流程如圖所示(已知：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O)。

(1)濾液A中鐵元素的存在形式為______________(填離子符號)，生成該離子的離子方程式為_______________，檢驗濾液A中存在該離子的試劑為___________(填試劑名稱)。

(2)金屬E與固體F發生的某一反應可用于焊接鋼軌，該反應的化學方程式為____________________，在實驗室中完成此實驗還需要的試劑是________。

a．KClO3 b．KCl c．Mg d．MnO2

(3)為使固體混合物D在空氣中灼燒完全分解，應_____________，直至連續兩次測定的實驗結果相同(或質量相差小于0.1g)時為止；灼燒時必須用到的實驗儀器是__________。

(4)溶液G與固體混合物B反應的離子方程式為__________________________。

Answer 1

【答案】Fe2+ 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 氯水和KSCN溶液(或雙氧水和KSCN溶液等，合理即可) 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe ac 灼燒，冷卻至室溫后稱重，重復多次 坩堝 SiO2+2OH=SiO32+H2O

【解析】

向銅礦石中加足量稀鹽酸發生的反應有：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，Cu2O+2HCl=Cu+CuCl2+H2O， 2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 ，因Cu2O是大量的，FeCl3完全轉化為FeCl2。因此，固體混合物B的主要成分是Cu和SiO2，濾液A主要是CuCl2、AlCl3、FeCl2、HCl等混合溶液。濾液A中加足量NaOH溶液有反應：AlCl3+4NaOH=NaAlO2+2H2O+3NaCl，CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl，FeCl2+2NaOH =Fe(OH)2↓+2NaCl，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，所以固體混合物D主要是Fe(OH)3和Cu(OH)2。D在空氣中灼燒而分解2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O，Cu(OH)2CuO+H2O，故固體F是Fe2O3和CuO。濾液C主要是NaAlO2和NaCl溶液、NaOH溶液，根據“金屬單質E+固體混合物F粗銅”可知金屬單質E是鋁。由“固體混合物B粗銅”可知，加入溶液G是為了除去SiO2，顯然溶液G可選用NaOH溶液：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。金屬Al分別與Fe2O3和CuO高溫下發生鋁熱反應：Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3，3CuO+2Al3Cu+Al2O3，最后將粗銅作陽極電解精煉制得精銅。

(1)因為銅礦石中Cu2O是過量的，在稀鹽酸中Cu2O+2HCl=Cu+CuCl2+H2O，生成的Cu能將溶液中FeCl3完全轉化為FeCl2：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，向濾液A中先加KSCN溶液，溶液不變紅色，排除了Fe3+存在，再加入氯水（或雙氧水）后溶液變紅色，可檢驗該溶液中含有Fe2+。所以濾液A中鐵元素的存在形式為Fe2+。生成Fe2+的離子方程式為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，檢驗濾液A中存在Fe2+的試劑為KSCN溶液和氯水（或KSCN溶液和雙氧水溶液）；

(2)金屬E是鋁單質，固體F是Fe2O3和CuO的混合物，其中鋁與Fe2O3在高溫下反應可用于焊接鋼軌，該反應的化學方程式為Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3；因該反應是放熱反應，且活化能較高，故需要高溫引燃，KClO3和Mg作為引燃劑，答案選ac；

(3)固體混合物D中Fe(OH)3和Cu(OH)2空氣中灼燒發生反應：2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O，Cu(OH)2CuO+H2O，若使之完全分解，應在坩堝中灼燒，冷卻至室溫后稱重，重復多次，直至連續兩次稱量的結果相同且質量相差小于0.1g時為止；固體灼燒必須用到的實驗儀器是坩堝；

(4)從流程圖上看，固體混合物B中含有SiO2和Cu，加入溶液G是為了回收混合物B中的Cu，溶液G如果是NaOH溶液，即可將SiO2轉化為易溶于水的Na2SiO3，再過濾即可得到Cu，其反應的離子方程式為SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。