题目内容
为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用，甲同学设计的实验方案如下：
请回答：
（1）绿矾的化学式为 。
（2）写出反应①的化学方程式 ，反应②生成沉淀的离子反应方程式 。
（3）为了检测滤液D中含有的金属离子，可设计实验方案为（试剂自选）： 。
（4）在滤渣B中滴加稀硫酸时，发现反应速率比一般的铁粉反应要快，其原因是 。
（5）若考虑绿色化学工艺，在滤渣E中加入稀硫酸和试剂Y制胆矾晶体，试剂Y为无色液体，则反应④的总化学方程式为 ；若不考虑绿色化学工艺，所选试剂Y为1mol/L的硝酸，欲使3molCu全部溶解且溶液中含铜元素的溶质仅为CuSO4，则需该硝酸的体积 L。
（1）(2分) FeSO4·7H2O
（2）（4分）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-) [未写离子方程式扣1分，不配平扣1分，离子符号错0分]
（3）(3分) 用试管取少量滤液D（1分），向滤液中滴加KSCN（或NaSCN、或NH4SCN)]
溶液无明显现象（1分），再滴入氯水（或双氧水，或通入Cl2）若变成血红色，则溶
液则中存在Fe2+（1分）。
（4）（2分）铜、铁与稀硫酸形成了原电池（或发生了电化腐蚀，或有电流产生）
（5）(5分) Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O（2分。配平1分，化学式错0分）
2（3分）[说明：反应式为3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4++2NO↑+4H2O]
解析试题分析：（1）绿矾为硫酸亚铁晶体，化学式为：FeSO4·7H2O
（2）反应①为Al与NaOH溶液的反应，离子方程式为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；反应②中通入的气体气体X为CO2，CO2、H2O与AlO2-反应生成的沉淀为Al(OH)3，离子方程式为：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- (或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-)
（3）滤液D的溶质为FeSO4，检验Fe2+的原理为：Fe2+不能使KSCN变为血红色，但加入氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+，溶液变为血红色，所以实验方案为：用试管取少量滤液D，向滤液中滴加KSCN（或NaSCN、或NH4SCN)]，溶液无明显现象，再滴入氯水（或双氧水，或通入Cl2）若变成血红色，则溶液则中存在Fe2+。
（4）滤渣B中含有铁、铜金属，滴加稀硫酸后，铜、铁与稀硫酸形成了原电池，使反应速率加快。
（5）滤渣E为Cu，加入稀硫酸和试剂Y生成CuSO4，考虑绿色化学工艺，Y为无色液体，则试剂Y为H2O2，则反应④的总化学方程式为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；Cu全部溶解且溶液中含铜元素的溶质仅为CuSO4，则化学方程式为：3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4++2NO↑+4H2O，Cu为3mol，则消耗的HNO3为2mol，需该硝酸的体积为：2mol÷1mol?L?1=2L。
考点：本题考查化学流程的分析、化学方程式与离子方程式的书写、离子的检验、原电池原理、化学计算。
（15分）硫酸铜在化工和农业方面有很广泛的用处，某化学兴趣小组查阅资料，用两种不同的原料制取硫酸铜。
方式一：一种含铜的矿石（硅孔雀石矿粉），含铜形态为CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O（含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质）。以这种矿石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下图：
请回答下列问题：
⑴完成步骤①中稀硫酸与CuSiO3·2H2O发生反应的化学方程式
CuSiO3·2H2O+H2SO4=CuSO4 +________+H2O；
⑵步骤②调节溶液pH选用的最佳试剂是__________________
A. CuO B. MgO C. FeCO3 D NH3·H2O
⑶有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：
| 氢氧化物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 |
| 开始沉淀的pH | 3.3 | 1.5 | 6.5 | 4.2 |
| 沉淀完全的pH | 5.2 | 3.7 | 9.7 | 6.7 |
⑷滤液B通过蒸发浓缩（设体积浓缩为原来的一半）、冷却结晶可以得到CuSO4·5H2O晶体。某同学认为上述操作会伴有硫酸铝晶体的析出。请你结合相关数据对该同学的观点予以评价（已知常温下，Al2(SO4)3 饱和溶液中C(Al3+)=2.25mol·L-1，Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34) ________（填“正确”或“错误”）。
方式二：以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：
Ⅰ.将黄铜矿精矿（主要成分为CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3）粉碎
Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验，将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。
Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂（RH）发生反应：
2RH（有机相）+ Cu2+（水相）
R2Cu（有机相）+ 2H＋（水相）分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2+得以再生。
Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。
（5）黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：
CuFeS2 + 4H＋ = Cu2+ + Fe2+ + 2H2S 2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H＋
电解过程中，阳极区Fe3+的浓度基本保持不变，原因是____________________（用电极反应式表示）。
（6）步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2+得以再生的原理是_____________ 。
（7）步骤Ⅳ，若电解0.1mol CuSO4溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是 ____ 。
利用硫酸渣(主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等杂质)制备氧化铁的工艺流程如下：
（1）“酸浸”中硫酸要适当过量，目的是：①提高铁的浸出率，② 。
（2）“还原”是将Fe3＋转化为Fe2＋，同时FeS2被氧化为SO42－，该反应的离子方程式为
。
（3）为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe3＋的量以控制加入FeS2的量。实验步骤为：
准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中，加入HCl、稍过量SnCl2，再加HgCl2除去过量的SnCl2，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定，有关反应方程式如下：
2Fe3＋＋Sn2＋＋6Cl－＝2Fe2＋＋SnCl62－，
Sn2＋＋4Cl－＋2HgCl2＝SnCl62－＋Hg2Cl2↓，
6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H＋＝6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O。
①若SnCl2不足量，则测定的Fe3＋量 (填“偏高”、“偏低”、“不变”，下同)。
②若不加HgCl2，则测定的Fe3＋量 。
（4）①可选用 (填试剂)检验滤液中含有Fe3+。产生Fe3+的原因是
(用离子反应方程式表示)。
②已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
| 沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 | Mn(OH)2 |
| 开始沉淀 | 2.7 | 3.8 | 7.5 | 9.4 | 8.3 |
| 完全沉淀 | 3.2 | 5.2 | 9.7 | 12.4 | 9.8 |
a. 氧化： ；
b. 沉淀： ；
c. 分离，洗涤； d. 烘干，研磨。
