Question

12．以黄铜矿（主要成分CuFeS₂）为原料制备CuSO₄•5H₂O的工艺流程示意图如下：

（1）某研究学习小组用如下装置由泡铜与CO反应来制取粗铜．

①装置B中的药品为碱石灰．
②实验时，依次进行如下操作：组装仪器、检查装置气密性、加装药品、通入气体、收集CO检验纯度、点燃酒精灯．
（2）炉渣X（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．
根据以上信息回答下列问题：
a．除去Al³⁺的离子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
b．选用提供的试剂验证炉渣中含有FeO．
   提供的试剂：稀盐酸、稀硫酸、KSN溶液、KMnO₄溶液、NaOH溶液、碘水．
所选的试剂为稀硫酸、KMnO₄溶液．
（3）研究性学习小组用“间接碘量法”测定某试样CuSO₄•5H₂O（不含能与I^-反应的氧化性杂质）的含量．取ag试样配成100mL溶液，每次取25.00mL，滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成．写出该反应的离子方程式2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂．继续滴加KI溶液至沉淀不再产生，溶液中的I₂用硫代硫酸钠标准溶液滴定，发生反应的化学方程式为I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，平均消耗cmol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液VmL．则试样中CuSO₄•5H₂O的质量分数为$\frac{cV}{a}$×100%．

Answer 1

分析 黄铜矿在空气中焙烧后生成Cu₂O、Cu、SO₂以及熔渣，然后由Cu₂O、Cu制得粗铜最终制得CuSO₄•5H₂O，所以X是SO₂，
（1）①干燥管中吸收二氧化碳的为碱石灰；
②实验时，依次进行的操作为：组装仪器、检查装置气密性、加装药品、通入气体、收集CO检验纯度、点燃酒精灯；
（2）炉渣X（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）可制备Fe₂O₃；用稀盐酸浸取炉渣，生成铁离子、亚铁离子、铝离子，二氧化硅不溶，过滤除去，加入氧化剂氧化亚铁离子为铁离子，加入过量氢氧化钠，铝离子生成偏铝酸根，铁离子生成氢氧化铁沉淀，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe₂O₃，
a．除去Al³⁺要加过量的碱溶液，故离子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
b．先加入稀硫酸溶液溶解，再加入KMnO₄溶液，若褪色可证明；
（3）滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成，说明反应中铜元素的化合价从+2价降为+1价，得到1个电子．而反应中碘离子失去电子被氧化生成单质碘，因此该反应的离子方程式为2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；根据方程式2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆可知：CuSO₄•5H₂O～Na₂S₂O₃，计算试样中CuSO₄•5H₂O的物质的量，由此计算．

解答 解：（1）①用泡铜制取粗铜是利用CO与Cu₂O反应来得到Cu，同时生成CO₂，故装置B干燥管内应放碱石灰；
故答案为：碱石灰；
②实验时，依次进行的操作为：组装仪器、检查装置气密性、加装药品、通入气体、收集CO检验纯度、点燃酒精灯；
故答案为：检查装置气密性；收集CO检验纯度；
（2）a．除去Al³⁺要加过量的碱溶液，生成偏铝酸根离子，故离子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
b．亚铁离子有还原性，先加入稀硫酸溶液溶解，再加入KMnO₄溶液，若褪色可证明；
故答案为：稀硫酸、KMnO₄溶液；
（3）滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成，说明反应中铜元素的化合价从+2价降为+1价，得到1个电子．而反应中碘离子失去电子被氧化生成单质碘，因此该反应的离子方程式为2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
根据方程式2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆可知：CuSO₄•5H₂O～Na₂S₂O₃，
所以ag试样中CuSO₄•5H₂O的物质的量为0.001cVmol×$\frac{100mL}{25mL}$=0.004cVmol，质量为0.004cVmol×250g/mol=cVg，因此试样中CuSO₄•5H₂O的质量分数为$\frac{cV}{a}$×100%；
故答案为：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；$\frac{cV}{a}$×100%．

点评 本题考查金属混合物的分离和提纯，涉及尾气处理、离子的检验、氧化还原反应的方程式书写以及滴定实验，关键是提取题中的信息，根据所学知识完成，本题难度中等．