Question

20．工业上煅烧黄铜矿（CuFeS₂）冶炼铜并得到碱式硫酸铁[Fe（OH）SO₄]等其他重要化合物，主要流程如下（部分反应物和产物未标出）：

已知4CuFeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$4Cu+2Fe₂O₃+8SO₂
（1）溶液B是H₂SO₄；X是Fe．
（2）某同学取溶液C滴入KSCN溶液，溶液不变红，说明溶液C中不含Fe³⁺，其原因是氧化铁溶解后的铁盐溶液具有氧化性，能氧化铜，生成的铁离子全部被铜还原为亚铁离子，Fe₂O₃+6H⁺=2Fe₃⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，（用简单的文字和离子方程式说明）：再向该溶液中滴入H₂O₂溶液，溶液变红色．则滴入H₂O₂溶液发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）在溶液D与NaNO₂的反应中，常采用同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，O₂与NaNO₂在反应中均作氧化剂，如参加反应的O₂有11.2L（标况），则相当于节约NaNO₂物质的量为2mol．
（4）该法得到的金属铜中常含有金、银、铁、镍等金属杂质，常用电解精炼的方法得到纯铜，请在右边框内画出其原理装置示意图．

（5）[Fe（OH）SO₄]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，它溶于水后产生的Fe（OH）²⁺ 离子，可部分水解生成Fe₂（OH）₄²⁺聚合离子．该水解反应的离子方程式为2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O?[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺．

Answer 1

分析 已知4CuFeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$4Cu+2Fe₂O₃+8SO₂ ，固体A为Cu和2Fe₂O₃，加入硫酸溶解后过滤分离出Cu，滤液C为硫酸铁溶液和铁离子溶解的部分铜写出的铜盐，加入X为铁粉，用来还原铁离子和铜离子，得到溶液D为氯化亚铁溶液，加入亚硝酸钠氧化亚铁离子为铁离子，经过一系列操作制备得到碱式硫酸铁[Fe（OH）SO₄]；
（1）上述分析可知B为硫酸，X为铁；
（2）某同学取溶液C滴入KSCN溶液，溶液不变红，说明溶液C中不含Fe³⁺，原因是氧化铁溶解后的铁盐溶液具有氧化性，能氧化铜，则生成的铁离子全部被铜还原为亚铁离子，再向该溶液中滴入H₂O₂溶液，溶液变红色，是利用过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，铁离子结合硫氰酸根离子写出血红色溶液；
（3）在溶液D与NaNO₂的反应中，常采用同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，O₂与NaNO₂在反应中做氧化剂氧化亚铁离子，结合氧气做氧化剂和亚硝酸钠做氧化剂时电子守恒计算相当于NaNO₂物质的量，所消耗氧气得到的电子的物质的量相当于NaNO₂得到电子的物质的量；
（4）电解精炼的方法得到纯铜，粗铜做电解池的阳极，精铜做阴极，含铜离子的电解质做电解质溶液，据此画出装置图；
（5）根据反应物和生成物判断离子方程式．

解答 解：已知4CuFeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$4Cu+2Fe₂O₃+8SO₂ ，固体A为Cu和2Fe₂O₃，加入硫酸溶解后过滤分离出Cu，滤液C为硫酸铁溶液和铁离子溶解的部分铜写出的铜盐，加入X为铁粉，用来还原铁离子和铜离子，得到溶液D为氯化亚铁溶液，加入亚硝酸钠氧化亚铁离子为铁离子，经过一系列操作制备得到碱式硫酸铁[Fe（OH）SO₄]；
（1）上述分析可知B为硫酸，X为铁，化学式为H₂SO₄、Fe，
故答案为：H₂SO₄；Fe；
（2）某同学取溶液C滴入KSCN溶液，溶液不变红，说明溶液C中不含Fe³⁺，原因是氧化铁溶解后的铁盐溶液具有氧化性，能氧化铜，生成的铁离子全部被铜还原为亚铁离子，反应的离子方程式为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe₃⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，再向该溶液中滴入H₂O₂溶液，溶液变红色，是利用过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，铁离子结合硫氰酸根离子写出血红色溶液，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：氧化铁溶解后的铁盐溶液具有氧化性，能氧化铜，生成的铁离子全部被铜还原为亚铁离子，Fe₂O₃+6H⁺=2Fe₃⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）在溶液D与NaNO₂的反应中，常采用同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，O₂与NaNO₂在反应中做氧化剂，n（O₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，则得到电子0.5mol×4=2mol，1molNaNO₂被还原生成NO，化合价由+3价降低到+2价，得到1mol电子，则需要2molNaNO₂，
故答案为：氧化剂；2；
（4）电解精炼的方法得到纯铜，粗铜做电解池的阳极，精铜做阴极，含铜离子的电解质做电解质溶液，据此画出装置图为，
故答案为：；
（5）[Fe（OH）]²⁺离子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合离子，根据电荷守恒和质量守恒可写出反应的离子方程式为2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O?[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺，
故答案为：2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O?[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺．

点评 本题考查了物质分离提纯的实验工程分析，主要是离子性质的分析判断，氧化还原反应离子方程式的书写和定量计算，电解池原理的应用，掌握基础是关键，题目难度中等．