Question

2．工业上用黄铜矿冶炼铜及对炉渣综合利用的一种工艺流程如下：


（1）冶炼过程中得到Cu₂O和Cu的混合物称为“泡铜”，其中的Cu₂O与金属A1在高温条件下反应可得粗铜，反应化学方程式为3Cu₂O+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+6Cu． 粗铜精炼时应将粗铜连接在直流电源的正极．
（2）传统炼铜的方法主要是火法炼铜，其主要反应为：
①2CuFeS₂+4O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu₂S+3SO₂+2FeO
②2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂
③2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑
反应③中的氧化剂是Cu₂O和Cu₂S，以上总反应可写为：2CuFeS₂+5O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeO+4SO₂+2Cu．
（3）炼铜产生的炉渣（含Fe₂O₃，FeO，SiO₂，Al₂O₃）可制备Fe₂O₃．根据流程回答下列问题：
①加入适量NaClO溶液的目的是2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O （用离子方程式表示）．
②除去Al³⁺的离子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
③选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO．
提供的试剂有：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO₄溶液、NaOH溶液、碘水．所选试剂是稀硫酸、KMnO₄溶液．
实验设计：用稀硫酸溶解炉渣，取溶液向其中滴加高锰酸钾溶液，如果紫色褪去，证明含有Fe²⁺离子，证明炉渣中含有FeO．

Answer 1

分析 （1）Cu₂O与金属A1在高温条件下反应得到Cu与氧化铝，电解精炼铜时，粗铜作阳极，连接直流电源的正极；
（2）所含元素化合价降低的反应物是氧化剂；总反应方程式中应消去中间产物：Cu₂S、Cu₂O，则CuFeS₂与O₂ 在高温下反应生成Cu、SO₂、FeO，配平书写方程式；
（3）炉渣含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃，用过量盐酸溶解，发生反应：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，SiO₂不反应，过滤除去SiO₂，所得滤液中含有FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃及过量的HCl，加入适量NaClO将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再加入足量NaOH溶液，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，使Al³⁺转化为AlO₂^-，再过滤除去AlO₂^-，沉淀洗涤、干燥，再煅烧得到Fe₂O₃，
①加入适量NaClO溶液的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，自身被还原为Cl^-，酸性条件下，同时有水生成；
②Al³⁺与过量的氢氧化钠反应转化为AlO₂^-；
③用酸溶解FeO，Fe²⁺具有还原性，再用KMnO₄溶液检验Fe²⁺，注意不能用盐酸，由于KMnO₄溶液可以氧化HCl．

解答 解：（1）Cu₂O与金属A1在高温条件下反应得到Cu与氧化铝，反应方程式为：3Cu₂O+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+6Cu，电解精炼铜时，粗铜作阳极，连接直流电源的正极，
故答案为：3Cu₂O+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+6Cu；正；
（2）反应③2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑中，化合价降低的Cu元素所在的反应物Cu₂O和Cu₂S是氧化剂；
总反应方程式中应消去中间产物：Cu₂S、Cu₂O，则CuFeS₂与O₂ 在高温下反应生成Cu、SO₂、FeO，总反应方程式为：2CuFeS₂+5O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeO+4SO₂+2Cu，
故答案为：Cu₂O和Cu₂S；2CuFeS₂+5O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeO+4SO₂+2Cu；
（3）炉渣含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃，用过量盐酸溶解，发生反应：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，SiO₂不反应，过滤除去SiO₂，所得滤液中含有FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃及过量的HCl，加入适量NaClO将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再加入足量NaOH溶液，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，使Al³⁺转化为AlO₂^-，再过滤除去AlO₂^-，沉淀洗涤、干燥，再煅烧得到Fe₂O₃，
①加入适量NaClO溶液的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，自身被还原为Cl^-，酸性条件下，同时有水生成，反应离子方程式为：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，故答案为：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
②Al³⁺与过量的氢氧化钠反应转化为AlO₂^-，除去Al³⁺的离子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
③由于KMnO₄溶液可以氧化HCl，用稀硫酸溶解炉渣，取溶液向其中滴加高锰酸钾溶液，如果紫色褪去，证明含有Fe²⁺离子，证明炉渣中含有FeO，
故答案为：稀硫酸、KMnO₄溶液；用稀硫酸溶解炉渣，取溶液向其中滴加高锰酸钾溶液，如果紫色褪去，证明含有Fe²⁺离子，证明炉渣中含有FeO．

点评 本题考查物质制备实验方案设计、物质的分离和提纯、物质检验、对操作的分析评价、氧化还原反应等，综合考察学生分析解决问题的能力、知识迁移运用能力，难度中等．