Question

15．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作光导纤维（或压电材料；或光学仪器等）．
（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
金属E与固体F某一成分发生的反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程为2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃．

Answer 1

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，据此分析解答．

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；作光导纤维（或压电材料；或光学仪器等）；
（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，铝热反应用途之一是焊接钢轨，所以反应的化学方程为2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，
故答案为：D；2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃．

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．