Question

工業上用某礦渣(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經處理后可回收銅)

已知：Cu₂O＋2H^＋=Cu＋Cu^2＋＋H₂O。

（1）實驗操作Ⅰ的名稱為_________；在空氣中灼燒固體混合物D時，用到多種硅酸鹽材質的儀器，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)，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)。

（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利用電解法進行粗銅精煉時，下列敘述正確的是________(填代號)。

a．電能全部轉化為化學能              b．粗銅接電源正極，發生氧化反應

c．精銅作陰極，電解后電解液中Cu^2＋濃度減小

d．粗銅精煉時通過的電量與陰極析出銅的量無確定關系

②從濃硫酸、濃硝酸、蒸餾水中選用合適的試劑，測定粗銅樣品中金屬銅的質量分數，涉及的主要步驟：稱取一定質量的樣品→_____________________                       _______→過濾、洗滌、干燥→稱量剩余固體銅的質量。(填缺少的操作步驟，不必描述操作過程的細節)

 

Answer 1

【答案】

（1）過濾    坩堝

（2）Fe²⁺       2Fe³⁺ + Cu = 2Fe²⁺ + Cu²⁺    硫氰化鉀溶液和新制氯水(寫化學式不給分)

（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

【解析】

試題分析：礦渣中的Al₂O₃、Fe₂O₃均與鹽酸反應，分別生成AlCl₃、FeCl₃，Cu₂O與鹽酸反應生成Cu和Cu²⁺，溶液中的Fe³⁺與Cu反應：2Fe³⁺ + Cu = 2Fe²⁺ + Cu²⁺，SiO₂不與鹽酸反應，通過過濾把Cu、SiO₂與溶液分離，所以固體混合物B經處理后可回收銅，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為CuO和Fe₂O₃的混合物，粗銅為Cu、Al和Fe的混合物，經過電解精煉可得純銅。

（1）分離固體與液體的混合物采用過濾的方法，灼燒固體應放在坩堝中。

（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Fe²⁺的試劑為硫氰化鉀溶液和新制氯水。

（3）設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電解過程中，電能除轉化為化學能外，還有部分轉化為熱能，a項錯誤；電解精煉時粗銅應為陽極，與電源的正極相連，發生氧化反應，b項正確；電解時，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；根據電極反應Cu²⁺ + 2e^– = Cu可知，陰極析出銅的物質的量是轉移電子物質的量的二分之一，錯誤。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，而銅不反應，通過反應前后固體的質量差可測定銅的質量分數。

考點：考查實驗設計、實驗原理分析、離子檢驗、離子方程式的書寫、pH計算等內容，考查信息處理能力 和綜合分析能力。