Question

【题目】某铜矿石的主要成分是Cu2O，还含有少量的Al2O3、Fe2O3和SiO2。某工厂利用此矿石炼制精铜的工艺流程如图所示(已知：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O)。

(1)滤液A中铁元素的存在形式为______________(填离子符号)，生成该离子的离子方程式为_______________，检验滤液A中存在该离子的试剂为___________(填试剂名称)。

(2)金属E与固体F发生的某一反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为____________________，在实验室中完成此实验还需要的试剂是________。

a．KClO3 b．KCl c．Mg d．MnO2

(3)为使固体混合物D在空气中灼烧完全分解，应_____________，直至连续两次测定的实验结果相同(或质量相差小于0.1g)时为止；灼烧时必须用到的实验仪器是__________。

(4)溶液G与固体混合物B反应的离子方程式为__________________________。

Answer 1

【答案】Fe2+ 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 氯水和KSCN溶液(或双氧水和KSCN溶液等，合理即可) 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe ac 灼烧，冷却至室温后称重，重复多次 坩埚 SiO2+2OH=SiO32+H2O

【解析】

向铜矿石中加足量稀盐酸发生的反应有：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，Cu2O+2HCl=Cu+CuCl2+H2O， 2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 ，因Cu2O是大量的，FeCl3完全转化为FeCl2。因此，固体混合物B的主要成分是Cu和SiO2，滤液A主要是CuCl2、AlCl3、FeCl2、HCl等混合溶液。滤液A中加足量NaOH溶液有反应：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，所以固体混合物D主要是Fe(OH)3和Cu(OH)2。D在空气中灼烧而分解2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O，Cu(OH)2CuO+H2O，故固体F是Fe2O3和CuO。滤液C主要是NaAlO2和NaCl溶液、NaOH溶液，根据“金属单质E+固体混合物F粗铜”可知金属单质E是铝。由“固体混合物B粗铜”可知，加入溶液G是为了除去SiO2，显然溶液G可选用NaOH溶液：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。金属Al分别与Fe2O3和CuO高温下发生铝热反应：Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3，3CuO+2Al3Cu+Al2O3，最后将粗铜作阳极电解精炼制得精铜。

(1)因为铜矿石中Cu2O是过量的，在稀盐酸中Cu2O+2HCl=Cu+CuCl2+H2O，生成的Cu能将溶液中FeCl3完全转化为FeCl2：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，向滤液A中先加KSCN溶液，溶液不变红色，排除了Fe3+存在，再加入氯水（或双氧水）后溶液变红色，可检验该溶液中含有Fe2+。所以滤液A中铁元素的存在形式为Fe2+。生成Fe2+的离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，检验滤液A中存在Fe2+的试剂为KSCN溶液和氯水（或KSCN溶液和双氧水溶液）；

(2)金属E是铝单质，固体F是Fe2O3和CuO的混合物，其中铝与Fe2O3在高温下反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3；因该反应是放热反应，且活化能较高，故需要高温引燃，KClO3和Mg作为引燃剂，答案选ac；

(3)固体混合物D中Fe(OH)3和Cu(OH)2空气中灼烧发生反应：2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O，Cu(OH)2CuO+H2O，若使之完全分解，应在坩埚中灼烧，冷却至室温后称重，重复多次，直至连续两次称量的结果相同且质量相差小于0.1g时为止；固体灼烧必须用到的实验仪器是坩埚；

(4)从流程图上看，固体混合物B中含有SiO2和Cu，加入溶液G是为了回收混合物B中的Cu，溶液G如果是NaOH溶液，即可将SiO2转化为易溶于水的Na2SiO3，再过滤即可得到Cu，其反应的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。