Question

3．铜、铁是重要的金属材料．
（1）工业上冶炼铜的反应为8CuFeS₂+21O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂若CuFeS₂中Fe的化合价为
2，反应中被还原的元素是Cu、O（填元素符号）．
（2）上述冶炼过程产生大量SO₂．SO₂尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是形成酸雨；
（3）利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）可制备Fe₂O₃方法为①用稀盐酸浸取炉渣，过滤．②滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe₂O₃．
a．除去Al³⁺的离子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
b．选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO．
提供的试剂：稀盐酸   稀硫酸    KSCN溶液  KMnO₄溶液  NaOH溶液  碘水所选试剂为稀硫酸和高锰酸钾溶液．证明炉渣中含有FeO的实验现象稀硫酸浸取炉渣所得溶液使酸性高锰酸钾溶液褪色．
（4）电子工业曾用30%的FeCl₃溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板制印刷电路板，为了从使用过的废腐蚀液中回收铜，并重新得到FeCl₃溶液，设计如图所示实验流程．
上述流程中，所加试剂的化学式为：XFe，YHCl，ZCl₂第⑥步反应的离子方程式为2 Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．

Answer 1

分析 （1）该反应中Cu元素化合价由+2价变为0价、部分Fe元素化合价由+2价变为+3价、O元素化合价由0价变为-2价、S元素化合价由-2价变为+4价，得电子化合价降低的元素被还原；
（2）SO₂尾气是酸性氧化物，能与水反应生成亚硫酸，亚硫酸不稳定易被氧气氧化生成硫酸，从而形成酸雨；
（3）向炉渣中加入稀盐酸，Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃都溶于稀盐酸生成可溶性氯化物，SiO₂不溶于稀盐酸，然后过滤，得到的滤液中含有氯化铁、氯化亚铁、氯化铝，先将滤液氧化，滤液中亚铁离子转化为铁离子，再加入过量NaOH溶液，Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，Al³⁺转化为AlO₂^-，再过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe₂O₃；
a．过量的氢氧根离子和铝离子反应生成AlO₂^-；
b．设计实验验证炉渣中含有FeO，先将FeO转化为亚铁离子，再用酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子，亚铁离子能使酸性高锰酸钾溶液褪色；
（4）废液中含有FeCl₂和CuCl₂，向废液中加入Fe，Fe置换出Cu，然后过滤，得到的滤渣中含有Fe、Cu，滤液中含有FeCl₂，向炉渣中加入稀盐酸，Fe和稀盐酸反应生成FeCl₂，然后过滤，得到的固体A是Cu；
滤液中含有HCl和FeCl₂，将滤液I、II合并，通入过量氯气，将氯化亚铁转化为氯化铁，从而实现目的．

解答 解：（1）该反应中Cu元素化合价由+2价变为0价、部分Fe元素化合价由+2价变为+3价、O元素化合价由0价变为-2价、S元素化合价由-2价变为+4价，得电子化合价降低的元素被还原，所以被还原的元素是Cu、O，故答案为：Cu、O；
（2）SO₂尾气是酸性氧化物，能与水反应生成亚硫酸，亚硫酸不稳定易被氧气氧化生成硫酸，从而形成酸雨，二氧化硫是形成酸雨的主要成分，故答案为：形成酸雨；
（3）向炉渣中加入稀盐酸，Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃都溶于稀盐酸生成可溶性氯化物，SiO₂不溶于稀盐酸，然后过滤，得到的滤液中含有氯化铁、氯化亚铁、氯化铝，先将滤液氧化，滤液中亚铁离子转化为铁离子，再加入过量NaOH溶液，Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，Al³⁺转化为AlO₂^-，再过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe₂O₃；
a．过量的氢氧根离子和铝离子反应生成AlO₂^-，离子方程式为Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
b．设计实验验证炉渣中含有FeO，先将FeO转化为亚铁离子，再用酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子，亚铁离子能使酸性高锰酸钾溶液褪色，高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化盐酸，所以应该选取稀硫酸酸化高锰酸钾溶液，故选稀硫酸和高锰酸钾溶液，
故答案为：稀硫酸和高锰酸钾溶液；稀硫酸浸取炉渣所得溶液使酸性高锰酸钾溶液褪色；
（4）废液中含有FeCl₂和CuCl₂，向废液中加入Fe，Fe置换出Cu，然后过滤，得到的滤渣中含有Fe、Cu，滤液中含有FeCl₂，向炉渣中加入稀盐酸，Fe和稀盐酸反应生成FeCl₂，然后过滤，得到的固体A是Cu；
滤液中含有HCl和FeCl₂，将滤液I、II合并，通入过量氯气，将氯化亚铁转化为氯化铁，
通过以上分析知，X是Fe、Y是HCl、Z是Cl₂，第⑥步反应的离子方程式为2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，故答案为：Fe；HCl；Cl₂；2 Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．

点评 本题考查物质分离和提纯及物质制备，为高频考点，侧重考查学生基本实验操作及对元素化合物性质的掌握，明确离子检验方法、物质分离和提纯方法、物质性质即可解答，熟悉流程图中发生的反应及操作方法，题目难度不大．