Question

16．工业上用辉铜矿（主要成分Cu₂S，含Fe₃O₄、SiO₂杂质）为原料，生产硫酸铜晶体的工艺流程如下：

已知：①固体B为氧化物组成的混合物  ②[Cu（NH₃）₄]²⁺（aq）?Cu²⁺（aq）+4NH₃（aq）
（1）气体X是SO₂，高温下在过量空气中煅烧辉铜矿时，Cu₂S发生反应的方程式为：Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+SO₂．
（2）固体B酸溶时加入稀硫酸和H₂O₂，目的是溶解CuO、Fe₃O₄，并将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，不用浓硫酸的原因是浓硫酸与Fe²⁺反应会生成对环境有污染的SO₂．
（3）鉴别溶液D中Fe³⁺完全除尽的方法是取少量D溶液于试管中，滴入KSCN溶液，若溶液未出现血红色，则证明Fe³⁺完全除尽．滤液G的主要溶质是（NH₄）₂SO₄（填化学式）．
（4）由溶液E获得硫酸铜晶体的实验操作I的方法是蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、烘干．
（5）用“间接碘量法”测定所制备的CuSO₄•5H₂O（不含能与I^-反应的氧化性杂质）的纯度．取a g试样配成100mL溶液，取25.00mL该溶液，滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成，滴加KI溶液至沉淀不再产生为止，然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定生成的I₂，发生反应的化学方程式为I₂+2Na₂S₂O₃═2NaI+Na₂S₄O₆，消耗c mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液的体积为V mL．
①写出CuSO₄与KI反应的离子方程式2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂．
②计算试样中CuSO₄•5H₂O的纯度$\frac{100cv}{a}$%（用a、c、V表示）．

Answer 1

分析 辉铜矿通入氧气充分煅烧，生成二氧化硫气体和固体CuO、Fe₃O₄，加入盐酸得到含有Cu²⁺、Fe³⁺的溶液，加入过量氨水，可得到[Cu（NH₃）₄]²⁺和Fe（HO）₃，[Cu（NH₃）₄]²⁺经加热可得到CuO，加入硫酸得到硫酸铜溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶后可得到硫酸铜晶体，
（1）根据图示，Cu₂S与O₂的反应为氧化还原反应生成铜和二氧化硫；
（2）固体B为氧化物组成的混合物，酸溶时加入稀硫酸和H₂O₂，目的是溶解CuO、Fe₃O₄，并将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；根据浓硫酸氧化Fe²⁺反应会生成对环境有污染的SO₂；
（3）根据三价铁与KSCN溶液出现血红色，证明Fe³⁺是否完全除尽；根据溶液的组成判断滤液G的主要溶质；
（4）由溶液E获得硫酸铜晶体的实验操作I的方法是蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、烘干．
（5）硫酸铜溶液与碘化钾溶液反应生成白色沉淀（碘化亚铜）并析出碘，写出离子方程式；据比例关系4CuSO₄•5H₂O～4Cu²⁺～2I₂～4S₂O₃^2-计算．

解答 解：辉铜矿通入氧气充分煅烧，生成二氧化硫气体和固体CuO、Fe₃O₄，加入盐酸得到含有Cu²⁺、Fe³⁺的溶液，加入过量氨水，可得到[Cu（NH₃）₄]²⁺和Fe（HO）₃，[Cu（NH₃）₄]²⁺经加热可得到CuO，加入硫酸得到硫酸铜溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶后可得到硫酸铜晶体，
（1）根据图示，Cu₂S与O₂的反应为氧化还原反应生成铜和二氧化硫，方程式为：Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+SO₂，所以气体X是SO₂；
故答案为：SO₂；Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+SO₂；
（2）固体B为氧化物组成的混合物，酸溶时加入稀硫酸和H₂O₂，目的是溶解CuO、Fe₃O₄，并将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；因为浓硫酸氧化Fe²⁺反应会生成对环境有污染的SO₂，所以不用，
故答案为：溶解CuO、Fe₃O₄，并将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；浓硫酸与Fe²⁺反应会生成对环境有污染的SO₂；
（3）因为三价铁与KSCN溶液出现血红色，所以取少量D溶液于试管中，滴入KSCN溶液，若溶液未出现血红色，则证明Fe³⁺完全除尽；因为溶液D中含有[Cu（NH₃）₄]²⁺和硫酸根，所以D转化生成CuO后，剩余的溶液中含有（NH₄）₂SO₄；
故答案为：取少量D溶液于试管中，滴入KSCN溶液，若溶液未出现血红色，则证明Fe³⁺完全除尽；（NH₄）₂SO₄；
（4）由溶液E获得硫酸铜晶体的实验操作I的方法是蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、烘干，
故答案为：过滤、洗涤；
（5）①硫酸铜溶液与碘化钾溶液反应生成白色沉淀（碘化亚铜）并析出碘，离子方程式为：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂，
故答案为：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
②据比例关系4CuSO₄•5H₂O～4Cu²⁺～2I₂～4S₂O₃^2-，
           c×V×10^-3mol      c×V×10^-3mol
试样中CuSO₄•5H₂O的质量分数为$\frac{c×V×10{\\;}^{-3}×250}{a}$×$\frac{100mL}{25mL}$×100%=$\frac{100cv}{a}$%，
故答案为：$\frac{100cv}{a}$%．

点评 本题考查了物质分离提纯的方法和流程判断，主要是物质性质的理解应用和实验基本操作，掌握基础是关键，题目难度中等．