Question

2．某铜矿石的成分中含有Cu₂O，还含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃和SiO₂．某工厂利用此矿石炼制精铜的工艺流程如下：

（1）已知：Cu₂O易溶于稀酸溶液，溶液变为蓝色且有紫红色的金属单质生成，写出并配平其反应的离子方程式Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O．
（2）滤液A中铁元素的存在形式为Fe²⁺（填离子符号），检验滤液A中存在该离子的试剂为硫氰化钾溶液和氯水（填试剂名称）．
（3）固体混合物B主要含有Cu、Si0₂，其中氧化物的用途为制造光导纤维（填写一种用途即可）．
（4）金属E与固体混合物F发生反应的化学方程式为2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，2Al+3CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+3Cu．
（5）将Na₂CO₃溶液滴入到一定量的FeCl₃溶液中，有无色无味气体放出，写出相应的离子方程式：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑．
（6）取10g该铜矿石炼制精铜，可用酸性高锰酸钾溶液滴定法测定粗铜精炼后电解液中铁元素的含量（假设其他物质不与高锰酸钾反应，且流程中不考虑铁元素的损耗）．若滴定时用去0.1mol/L的酸性高锰酸钾溶液20.00mL，则该铜矿石中Fe₂O₃的含量为8%．

Answer 1

分析 某铜矿石的成分中含有Cu₂O，还含有少量的Al₂O₃、Fe₂0₃和Si0₂，加入足量稀硫酸过滤，Cu₂O溶于酸反应生成铜和铜盐，所以固体混合物B为Cu、Si0₂，滤液A中为亚铁离子、铝离子和铜离子，加入足量氢氧化钠溶液过滤得到固体混合物D为氢氧化铜、氢氧化铁，滤液为C为AlO₂^-离子，通入二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝分解得到氧化铝，电解熔融氧化铝得到金属E为Al，固体混合物D空气中加热灼烧得到氧化铁和氧化铜，和铝发生铝热反应得到粗铜，含有铁杂质，粗铜精炼得到精铜；固体混合物B中加足量的NaOH溶液，过滤，滤渣为Cu，滤液为硅酸钠溶液；结合物质的性质分析解答．

解答 解：某铜矿石的成分中含有Cu₂O，还含有少量的Al₂O₃、Fe₂0₃和Si0₂，加入足量稀硫酸过滤，Cu₂O溶于酸反应生成铜和铜盐，所以固体混合物B为Cu、Si0₂，滤液A中为亚铁离子、铝离子和铜离子，加入足量氢氧化钠溶液过滤得到固体混合物D为氢氧化铜、氢氧化铁，滤液为C为AlO₂^-离子，通入二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝分解得到氧化铝，电解熔融氧化铝得到金属E为Al，固体混合物D空气中加热灼烧得到氧化铁和氧化铜，和铝发生铝热反应得到粗铜，含有铁杂质，粗铜精炼得到精铜；固体混合物B中加足量的NaOH溶液，过滤，滤渣为Cu，滤液为硅酸钠溶液，
（1）Cu₂O溶于酸反应生成铜和铜盐，其反应的离子方程式为：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；
故答案为：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；
（2）Cu₂O溶于酸反应生成铜和铜盐，铜和铁离子反应生成亚铁离子，所以滤液A中为亚铁离子，检验亚铁离子方法为：先加KSCN溶液，若不变色，再加氯水，变红色，说明含有亚铁离子；
故答案为：Fe²⁺；硫氰化钾溶液和氯水；
（3）由分析可知，固体混合物B主要含有Cu、Si0₂，二氧化硅晶体可以用来制备光导纤维；
故答案为：Cu、Si0₂；光导纤维；
（4）金属Al与氧化铁和氧化铜发生置换反应生成金属单质，该反应的化学方程式为2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，2Al+3CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+3Cu，
故答案为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，2Al+3CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+3Cu；
（5）将Na₂CO₃溶液滴入到一定量的FeCl₃溶液中，生成二氧化碳和氢氧化铁沉淀，其反应的离子方程式为：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；
故答案为：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；
（6）用酸性高锰酸钾溶液滴定发生的反应为5Fe²⁺+MnO₄^2-+8H⁺=5Fe²⁺+Mn²⁺+4H₂O，消耗的高锰酸钾为0.1mol/L×0.02L=0.002mol，则参加反应的亚铁离子为0.002mol×5=0.01mol，所以Fe₂0₃的物质的量为0.005mol，其质量为0.005mol×160g/mol=0.8g，所以该铜矿石中Fe₂O₃的含量为$\frac{0.8g}{10g}$×100%=8%；
故答案为：8%．

点评 本题考查了分离提纯的方法和基本操作的综合应用，题目涉及铜的单质及其化合物的性质及转化、离子检验、化学方程式、氧化还原滴定等，涉及范围较广，综合性较强，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．