Question

黄铜矿CuFeS₂可用于冶炼铜，冶炼原理为：2CuFeS₂+2SiO₂+5O₂=2Cu+2FeSiO₃+4SO₂．
（1）黄铜矿冶炼铜产生的炉渣中主要含Fe₂O₃、FeSiO₃、SiO₂、Al₂O₃等，请完成以下验证炉渣中含有+2价的铁的探究过程中的有关问题：
仅限选择的试剂有：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO₄溶液、NaOH溶液、碘水
①应选用试剂为

 

．
②有关的实验现象为

 

．
（2）据报道，有一种叫Thibacillus  Ferroxidans的细菌在氧气存在下，酸性溶液中，将黄铜矿CuFeS₂氧化成硫酸盐：4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．利用反应后的溶液，按如图所示流程可制备胆矾（CuSO₄?5H₂O）：

①操作a的名称是

 

，操作b的操作方法是

 

．
②检验溶液B中Fe³⁺是否被除尽的试剂是

 

，证明Fe³⁺已被除尽的现象是

 

．
③在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜（要求：一种方案只用一个反应来完成）．写出两种方案的化学方程式：
方案一：

 

；
方案二：

 

．

Answer 1

分析：（1）①亚铁离子能被高锰酸钾溶液氧化，高锰酸钾溶液被亚铁离子还原溶液褪色；
②选择硫酸和高锰酸钾溶液，可以和亚铁离子反应溶液褪色；
（2）①依据流程分析，操作a是得到氢氧化铁沉淀和溶液B，说明是过滤操作；操作b是溶液中得到晶体的方法，利用浓缩溶液结晶析出；
②依据铁离子的性质进行验证，铁离子遇到硫氰酸钾溶液变红色，若无红色出现这么铁离子除净；
③溶液B为硫酸铜溶液，可以加入铁粉置换铜得到，也可以通过电解硫酸铜溶液得到；

解答：解：（1）①高锰酸钾溶液酸性溶液中能氧化亚铁离子，使得高锰酸钾溶液褪色，
故答案为：①稀硫酸、KMnO₄溶液；②稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO₄ 溶液褪色；
（2）①流程中操作a是通过过滤的方法得到氢氧化铁沉淀和滤液B，滤液B是硫酸铜溶液，操作b是溶液中得到CuSO₄?5H₂O晶体的实验方法，溶液中得到溶质晶体可以加热蒸发浓缩，冷却结晶得到；
故答案为：过滤；  蒸发浓缩，冷却结晶；
②检验溶液B中Fe³⁺是否被除尽的试剂是KSCN溶液，加入KSCN溶液若变红证明含有铁离子，若加入后溶液不变红证明不含铁离子；
故答案为：KSCN溶液；溶液不变红；
③硫酸铜溶液得到金属铜的方法，可以加入铁粉置换铜反应的化学方程式为：CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu；也可以惰性电极通电电解硫酸铜溶液，反应的化学方程式为：2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
故答案为：CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu；2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；

点评：本题考查物质性质的实验设计和反应现象判断，实验流程的正确判断是解题关键，题目难度中等．