Question

某化学兴趣小组利用由Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂组成的混合物，模拟工业上提取铜的工艺，设计如图所示的简单操作流程：

提示：Cu⁺在酸性条件下不稳定，易生成金属Cu和Cu²⁺．
（1）若固体B的成分为混合物，则其成分的化学式为

 

．此时，滤液A中铁元素的存在形式为

 

（填写离子符号）．
（2）金属E与固体F发生反应的化学方程式为：

 

．
（3）检验粗铜中含有金属E单质的试剂是

 

，反应的离子方程式为

 

．
（4）用电解法将上述粗铜进行精炼时，下列叙述正确的是

 

．
A．电解时以精铜作阴极
B．电解时阴极发生氧化反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu-2e-=Cu²⁺
D．电解后，电解液中Cu²⁺浓度减小．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：Cu₂O与盐酸反应生成Cu和Cu²⁺，SiO₂与盐酸不反应，Fe₂O₃与盐酸反应生成Fe³⁺，与Cu反应生成Fe²⁺，固体B为SiO₂和Cu，滤液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，加入足量的NaOH溶液，滤液C中含有AlO₂^-，金属E为Al，固体D为Cu（OH）₂和Fe（OH）₃的混合物，在空气中灼烧，F为CuO和Fe₂O₃的混合物，粗铜为Cu、Al和Fe的混合物，经过电解可的纯铜，以此解答该题．

解答： 解：Cu₂O与盐酸反应生成Cu和Cu²⁺，SiO₂与盐酸不反应，Fe₂O₃与盐酸反应生成Fe³⁺，与Cu反应生成Fe²⁺，固体B为SiO₂和Cu，滤液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，加入足量的NaOH溶液，滤液C中含有AlO₂^-，金属E为Al，固体D为Cu（OH）₂和Fe（OH）₃的混合物，在空气中灼烧，F为CuO和Fe₂O₃的混合物，粗铜为Cu、Al和Fe的混合物，经过电解可的纯铜，
（1）由以上分析可知固体B的成分为SiO₂和Cu，滤液A中铁元素的存在形式为Fe²⁺，
故答案为：SiO₂和Cu；Fe²⁺；
（2）E为Al，F为CuO和Fe₂O₃的混合物，反应的相关方程式为2Al+Fe₂O₃

高温  .

Al₂O₃+2Fe、2Al+3CuO

高温  .

Al₂O₃+3Cu，
故答案为：2Al+Fe₂O₃

高温  .

Al₂O₃+2Fe、2Al+3CuO

高温  .

Al₂O₃+3Cu；
（3）可用NaOH溶液检验检验粗铜中含有金属Al，发生2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：NaOH溶液；2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（4）A．电解时以粗铜作阳极，纯铜为阴极，故A正确；
B．电解时阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，故B错误；
C．粗铜连接电源正极，纯铜连接电源负极，其电极反应是Cu²⁺+2e^-═Cu，故C错误；
D．电解后，由于阳极为粗铜，溶液中含有Fe²⁺、Al³⁺，而阴极只生成Cu，则电解液中Cu²⁺浓度减小，故D正确．
故答案为：AD．

点评：本题考查考查物质的制备以及分离和提纯等知识，侧重于考查学生综合运用化学知识的能力，为高考常见题型，难度中等．