题目内容
黄铜矿CuFeS2可用于冶炼铜，冶炼原理为：2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2．
（1）黄铜矿冶炼铜产生的炉渣中主要含Fe2O3、FeSiO3、SiO2、Al2O3等，请完成以下验证炉渣中含有+2价的铁的探究过程中的有关问题：
仅限选择的试剂有：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水
①应选用试剂为 ．
②有关的实验现象为 ．
（2）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CuFeS2氧化成硫酸盐：4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O．利用反应后的溶液，按如图所示流程可制备胆矾（CuSO4?5H2O）：
①操作a的名称是 ，操作b的操作方法是 ．
②检验溶液B中Fe3+是否被除尽的试剂是 ，证明Fe3+已被除尽的现象是 ．
③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： ；
方案二： ．
（1）黄铜矿冶炼铜产生的炉渣中主要含Fe2O3、FeSiO3、SiO2、Al2O3等，请完成以下验证炉渣中含有+2价的铁的探究过程中的有关问题：
仅限选择的试剂有：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水
①应选用试剂为
②有关的实验现象为
（2）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CuFeS2氧化成硫酸盐：4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O．利用反应后的溶液，按如图所示流程可制备胆矾（CuSO4?5H2O）：
①操作a的名称是
②检验溶液B中Fe3+是否被除尽的试剂是
③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：
方案二：
分析：（1）①亚铁离子能被高锰酸钾溶液氧化，高锰酸钾溶液被亚铁离子还原溶液褪色；
②选择硫酸和高锰酸钾溶液，可以和亚铁离子反应溶液褪色；
（2）①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；
②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；
③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；
②选择硫酸和高锰酸钾溶液，可以和亚铁离子反应溶液褪色；
（2）①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；
②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；
③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高锰酸钾溶液酸性溶液中能氧化亚铁离子，使得高锰酸钾溶液褪色，
故答案为：①稀硫酸、KMnO4溶液；②稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4 溶液褪色；
（2）①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；
②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；
③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
2Cu+O2↑+2H2SO4；
故答案为：CuSO4+Fe=FeSO4+Cu；2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4；
故答案为：①稀硫酸、KMnO4溶液；②稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4 溶液褪色；
（2）①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；
②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；
③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
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故答案为：CuSO4+Fe=FeSO4+Cu；2CuSO4+2H2O
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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．
练习册系列答案
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黄铜矿CuFeS2可用于冶炼铜，冶炼过程中需要空气和硅石，硅石主要用于形成炉渣，其反应的总方程式为：
2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2．
请回答下列问题：
（1）若CuFeS2中Cu的化合价为+2，则反应中被还原的元素是______（填元素符号）．
（2）黄铜矿冶炼铜产生的炉渣中主要含Fe2O3、FeSiO3、SiO2、Al2O3等，请完成以下验证炉渣中含有+2价的铁的探究过程中的有关问题：
仅限选择的试剂有：
稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、NaOH溶液、KMnO4溶液、KSCN溶液．
①应选用试剂为______．
②有关的实验现象为______．
（3）最近我国发现，以黄铜矿为原料在沸腾炉中和空气反应，生成物冷却后经溶解、除铁、结晶得到CuSO4?5H2O，生产成本降低了许多．实验结果如下表：
| 沸腾炉温度/℃ | 560 | 580 | 600 | 620 | 640 | 660 |
| 生成物中含水溶性铜化合物的百分含量/% | 90.12 | 91.24 | 93.50 | 92.38 | 89.96 | 84.23 |
| 生成物中含酸溶性铜化合物的百分含量/% | 92.00 | 93.60 | 97.08 | 97.82 | 98.16 | 98.19 |
②温度高于600℃生成物中水溶性铜化合物百分含量下降的原因是______．
（4）另据报道，有一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌，在酸性溶液中利用氧气可以将黄铜矿氧化成硫酸盐，试写出该反应的化学方程式：______．