Question

（2010?济南二模）据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下，酸性溶液中，将黄铜矿氧化成硫酸盐：
4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂═4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O
（1）利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾（CuSO₄?5H₂O）：

①溶液B显

酸

（填“酸”、“碱”或“中”）性，原因是

Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺

（用离子方程式表示）．?
②分析下表所提供的数据可知，加入CuO可除去CuSO₄溶液中的Fe³⁺．?

	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的 pH
Fe3+ Cu2+	1.9  4.7	3.2  6.7

请运用沉淀溶解平衡的有关理论解释加入CuO能除去CuSO₄溶液中Fe³⁺的原因：

加入CuO使溶液中的c（H⁺）减小，c（OH^-）浓度增大，使溶液中c （Fe³⁺）?c （OH^-）³＞Ksp[Fe（OH）₃]，使Fe³⁺生成沉淀而除去

③操作a的名称是

过滤

，操作b的操作方法是

蒸发浓缩，冷却结晶

．
④检验溶液B中Fe³⁺是否被除尽的试剂是

KSCN溶液

，证明Fe³⁺已被除尽的现象是

溶液不变红

．?
（2）在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜（要求：一种方案只用一个反应来完成）．写出两种方案的化学方程式：?
方案一：

CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu

方案二：

2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

．

Answer 1

分析：（1）①根据流程，经过操作a过滤后得到了磷酸铜溶液，根据铜离子在溶液中水解进行分析；
②根据表中数据及加入氧化铜能够升高溶液的pH进行分析；
③依据流程分析，操作a是得到氢氧化铁沉淀和溶液B，说明是过滤操作；操作b是溶液中得到晶体的方法，利用浓缩溶液结晶析出；
④依据铁离子的性质进行验证，铁离子遇到硫氰酸钾溶液变红色，若无红色出现这么铁离子除净；
（2）溶液B为硫酸铜溶液，可以加入铁粉置换铜得到，也可以通过电解硫酸铜溶液得到．

解答：解：（1）①由于B为磷酸铜溶液，铜离子在溶液中发生水解，离子方程式为：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，所以溶液显示酸性，
故答案为：酸； Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；
②溶液中加入CuO后，溶液中的氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，使溶液中浓度积：c（Fe³⁺）?c（OH^-）³＞Ksp[Fe（OH）₃]，使Fe³⁺生成沉淀而除去，
故答案为：加入CuO使溶液中的c（H⁺）减小，c（OH^-）浓度增大，使溶液中c （Fe³⁺）?c（OH^-）³＞Ksp[Fe（OH）₃]，使Fe³⁺生成沉淀而除去；
③流程中操作a是通过过滤的方法得到氢氧化铁沉淀和滤液B，滤液B是硫酸铜溶液，操作b是溶液中得到CuSO₄?5H₂O晶体的实验方法，溶液中得到溶质晶体可以加热蒸发浓缩，冷却结晶得到，
故答案为：过滤；蒸发浓缩，冷却结晶；
④检验溶液B中Fe³⁺是否被除尽的试剂是KSCN溶液，加入KSCN溶液若变红证明含有铁离子，若加入后溶液不变红证明不含铁离子，
故答案为：KSCN溶液；溶液不变红；
（2）硫酸铜溶液得到金属铜的方法，可以加入铁粉置换铜反应的化学方程式为：CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu；也可以惰性电极通电电解硫酸铜溶液，反应的化学方程式为：2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
故答案为：CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu；2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．

点评：本题考查物质性质的实验设计和反应现象判断，实验流程的正确判断是解题关键，题目难度中等．