Question

9．工业上用某矿渣（含有Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）提取铜的操作流程如下（金属单质E可由滤液C制取）：

已知：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O．
请回答下列问题：
（1）滤液A中铁元素的存在形式为Fe²⁺（填离子符号），检验滤液A中存在该离子的方法是取少量滤液A于试管中，滴加少量酸性高锰酸钾溶液，若溶液褪色，说明该溶液中存在Fe²⁺．
（2）在空气中灼烧固体混合物D时，所用到的主要仪器有三脚架、坩埚钳、坩埚、玻璃棒外，还需要酒精灯、泥三角．
（3）利用电解法进行粗铜精炼时，下列叙述正确的是ac（填字母序号）．
a．粗铜接电源正极，发生氧化反应
b．所得粗铜只有铜能发生电极反应
c．电解后电解液中Cu²⁺浓度减小
d．若阴极得到电子数为2N_A，则阳极质量减少64g
（4）取52.5g该粗铜样品，加入足量的稀硫酸充分反应后，过滤、洗涤、干燥、称量，所得滤渣质量为33.6g，则粗铜中铜的质量分数为64%．

Answer 1

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，经过电解可得纯铜，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）Cu₂O与盐酸反应生成Cu和Cu²⁺，Fe₂O₃与盐酸反应生成Fe³⁺，Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，反应生成Fe³⁺，与Cu反应生成Fe²⁺，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，有Cu剩余，则溶液中铁离子转化为亚铁离子，所以滤液A中铁元素的存在形式为Fe²⁺，取少量滤液A于试管中，滴加少量酸性高锰酸钾溶液，若溶液褪色，说明该溶液中存在Fe²⁺，
故答案为：Fe²⁺；取少量滤液A于试管中，滴加少量酸性高锰酸钾溶液，若溶液褪色，说明该溶液中存在Fe²⁺；
（2）在空气中灼烧固体混合物D时，所用到的主要仪器有三脚架、坩埚钳、坩埚、玻璃棒外，还需要酒精灯、泥三角，
故答案为：酒精灯；泥三角；
（3）a．粗铜接电源正极，作阳极，发生氧化反应，故B错误硫酸铜溶液作电解液，SO₄^2-向阳极移动，故a正确；
b．所得粗铜中含有铝和铁，铝和铁活泼性强于铜，所以在阳极铝和铁也发生电极反应，故b错误；
c．纯铜连接电源负极，阴极，其电极反应是Cu²⁺+2e^-═Cu，阳极上金属锌、铁会先于Cu失电子，所以电解后电解液中Cu²⁺浓度减小，故c正确；
d．若阴极得到电子数为2N_A，阳极上金属锌、铁会先于Cu失电子，则阳极质量减少不一定是64g，故d错误，
故答案为：ac；
（4）取52.5g该粗铜样品，加入足量的稀硫酸充分反应后，铝、铁与稀硫酸反应，经过滤、洗涤、干燥、称量，所得滤渣即为纯铜，其质量为33.6g，所以粗铜中铜的质量分数为$\frac{33.6}{52.5}$×100%=64%，故答案为：64%．

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．