题目内容

20．某工业矿渣中主要含有Cu2O，还有少部分 Al2O3、Fe2O3、SiO2，从该矿渣中提取铜的操作流程如下：（已知：Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O）

（1）固体混合物B与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O．
该反应物的一种重要用途为制作光导纤维（或压电材料、光学仪器）．
（2）滤液A中铁元素的存在形式只能为Fe2+，理由是Fe2O3与盐酸反应后生成的Fe3+与过量铜单质反应后，全部转化为Fe2+．涉及的离子方程式为（不必书写Cu2O与盐酸的反应）Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═Cu2++2Fe2+．检验滤液A中Fe2+的试剂为硫氰化钾溶液和新制氯水．
（3）若将滤液C中的铝元素以沉淀形式析出，可选用的最佳试剂为D（填序号）．
A．氢氧化钠溶液     B．硫酸溶液     C．氨水     D．二氧化碳．

分析 工业矿渣中主要含有Cu2O，还有少部分Al2O3、Fe2O3、SiO2，加入足量的稀盐酸，Cu2O与盐酸反应生成Cu、CuCl2和水，Al2O3与盐酸反应生成AlCl3和水，Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3和水，SiO2难溶于水，且不与水反应，生成的2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，所以滤液A为CuCl2、AlCl3和FeCl2的混合物，得到的固体混合物B中有Cu和SiO2，固体混合物B与足量NaOH溶液混合，SiO2和NaOH溶液反应生成Na2SiO3和水，Cu与NaOH溶液不反应，得到粗铜，滤液A与足量NaOH溶液反应，CuCl2与NaOH反应生成Cu（OH）2 和水，FeCl2与NaOH溶液反应生成Fe（OH）2 白色沉淀，该沉淀在空气中与氧气反应生成Fe（OH）3，AlCl3与过量NaOH溶液反应生成NaAlO2和水，滤液C为NaAlO2溶液，经过一系列反应得到金属Al，固体混合物D为Cu（OH）2和Fe（OH）3，在空气中灼烧，Cu（OH）2和Fe（OH）3受热分解生成Fe2O3和CuO，所以固体混合物F为Fe2O3和Cu的混合物，该混合物与Al发生铝热反应，生成Fe和Cu，固体混合物G为Fe和Cu，与盐酸混合，Fe与盐酸反应生成FeCl2和氢气，Cu与盐酸不反应，过滤成为粗铜，以此解答该题．

解答 解：工业矿渣中主要含有Cu2O，还有少部分Al2O3、Fe2O3、SiO2，加入足量的稀盐酸，Cu2O与盐酸反应生成Cu、CuCl2和水，Al2O3与盐酸反应生成AlCl3和水，Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3和水，SiO2难溶于水，且不与水反应，生成的2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，所以滤液A为CuCl2、AlCl3和FeCl2的混合物，得到的固体混合物B中有Cu和SiO2，固体混合物B与足量NaOH溶液混合，SiO2和NaOH溶液反应生成Na2SiO3和水，Cu与NaOH溶液不反应，得到粗铜，滤液A与足量NaOH溶液反应，CuCl2与NaOH反应生成Cu（OH）2 和水，FeCl2与NaOH溶液反应生成Fe（OH）2 白色沉淀，该沉淀在空气中与氧气反应生成Fe（OH）3，AlCl3与过量NaOH溶液反应生成NaAlO2和水，滤液C为NaAlO2溶液，经过一系列反应得到金属Al，固体混合物D为Cu（OH）2和Fe（OH）3，在空气中灼烧，Cu（OH）2和Fe（OH）3受热分解生成Fe2O3和CuO，所以固体混合物F为Fe2O3和Cu的混合物，该混合物与Al发生铝热反应，生成Fe和Cu，固体混合物G为Fe和Cu，与盐酸混合，Fe与盐酸反应生成FeCl2和氢气，Cu与盐酸不反应，过滤成为粗铜，
（1）固体混合物B与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O，SiO2 的重要用途为作光导纤维或压电材料或光学仪器等，
故答案为：SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O；制作光导纤维（或压电材料、光学仪器）；
（2）滤液A中铁元素的存在形式只能为Fe2+，理由是Fe2O3与盐酸反应后生成的Fe3+与过量铜单质反应后，全部转化为Fe2+，涉及的离子方程式为Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O； Cu+2Fe3+═Cu2++2Fe2+；检验滤液A中Fe2+的方法是取少量溶液于试管中，加入硫氰化钾溶液，无现象，在加热新制氯水，溶液变成血红色，则滤液中含有Fe2+，所以试剂为硫氰化钾溶液和新制氯水，
故答案为：Fe2O3与盐酸反应后生成的Fe3+与过量铜单质反应后，全部转化为Fe2+；Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O； Cu+2Fe3+═Cu2++2Fe2+；硫氰化钾溶液和新制氯水；
（3）氢氧化铝溶于强酸和强碱，所以将可溶性铝盐中的铝元素以沉淀形式析出，需加入弱酸，选D，
故答案为：D．

点评 本题考查物质分离和提纯及物质制备，为高频考点，侧重考查学生分析推断及知识综合应用能力，明确流程图中各物质成分及发生的反应、基本操作是解本题关键，熟练掌握常见离子、物质性质，知道铁离子、亚铁离子的检验方法，题目难度中等．

练习册系列答案
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