Question

2．工業(yè)上用黃銅礦冶煉銅及對爐渣綜合利用的一種工藝流程如下：


（1）冶煉過程中得到Cu₂O和Cu的混合物稱為“泡銅”，其中的Cu₂O與金屬A1在高溫條件下反應可得粗銅，反應化學方程式為3Cu₂O+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+6Cu． 粗銅精煉時應將粗銅連接在直流電源的正極．
（2）傳統(tǒng)煉銅的方法主要是火法煉銅，其主要反應為：
①2CuFeS₂+4O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu₂S+3SO₂+2FeO
②2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂
③2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑
反應③中的氧化劑是Cu₂O和Cu₂S，以上總反應可寫為：2CuFeS₂+5O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+4SO₂+2Cu．
（3）煉銅產(chǎn)生的爐渣（含F(xiàn)e₂O₃，F(xiàn)eO，SiO₂，Al₂O₃）可制備Fe₂O₃．根據(jù)流程回答下列問題：
①加入適量NaClO溶液的目的是2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O （用離子方程式表示）．
②除去Al³⁺的離子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
③選用提供的試劑，設計實驗驗證爐渣中含有FeO．
提供的試劑有：稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO₄溶液、NaOH溶液、碘水．所選試劑是稀硫酸、KMnO₄溶液．
實驗設計：用稀硫酸溶解爐渣，取溶液向其中滴加高錳酸鉀溶液，如果紫色褪去，證明含有Fe²⁺離子，證明爐渣中含有FeO．

Answer 1

分析 （1）Cu₂O與金屬A1在高溫條件下反應得到Cu與氧化鋁，電解精煉銅時，粗銅作陽極，連接直流電源的正極；
（2）所含元素化合價降低的反應物是氧化劑；總反應方程式中應消去中間產(chǎn)物：Cu₂S、Cu₂O，則CuFeS₂與O₂ 在高溫下反應生成Cu、SO₂、FeO，配平書寫方程式；
（3）爐渣含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃，用過量鹽酸溶解，發(fā)生反應：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，SiO₂不反應，過濾除去SiO₂，所得濾液中含有FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃及過量的HCl，加入適量NaClO將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入足量NaOH溶液，使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀，使Al³⁺轉化為AlO₂^-，再過濾除去AlO₂^-，沉淀洗滌、干燥，再煅燒得到Fe₂O₃，
①加入適量NaClO溶液的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為Cl^-，酸性條件下，同時有水生成；
②Al³⁺與過量的氫氧化鈉反應轉化為AlO₂^-；
③用酸溶解FeO，F(xiàn)e²⁺具有還原性，再用KMnO₄溶液檢驗Fe²⁺，注意不能用鹽酸，由于KMnO₄溶液可以氧化HCl．

解答 解：（1）Cu₂O與金屬A1在高溫條件下反應得到Cu與氧化鋁，反應方程式為：3Cu₂O+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+6Cu，電解精煉銅時，粗銅作陽極，連接直流電源的正極，
故答案為：3Cu₂O+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+6Cu；正；
（2）反應③2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑中，化合價降低的Cu元素所在的反應物Cu₂O和Cu₂S是氧化劑；
總反應方程式中應消去中間產(chǎn)物：Cu₂S、Cu₂O，則CuFeS₂與O₂ 在高溫下反應生成Cu、SO₂、FeO，總反應方程式為：2CuFeS₂+5O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+4SO₂+2Cu，
故答案為：Cu₂O和Cu₂S；2CuFeS₂+5O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+4SO₂+2Cu；
（3）爐渣含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃，用過量鹽酸溶解，發(fā)生反應：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，SiO₂不反應，過濾除去SiO₂，所得濾液中含有FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃及過量的HCl，加入適量NaClO將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入足量NaOH溶液，使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀，使Al³⁺轉化為AlO₂^-，再過濾除去AlO₂^-，沉淀洗滌、干燥，再煅燒得到Fe₂O₃，
①加入適量NaClO溶液的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為Cl^-，酸性條件下，同時有水生成，反應離子方程式為：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，故答案為：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
②Al³⁺與過量的氫氧化鈉反應轉化為AlO₂^-，除去Al³⁺的離子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
③由于KMnO₄溶液可以氧化HCl，用稀硫酸溶解爐渣，取溶液向其中滴加高錳酸鉀溶液，如果紫色褪去，證明含有Fe²⁺離子，證明爐渣中含有FeO，
故答案為：稀硫酸、KMnO₄溶液；用稀硫酸溶解爐渣，取溶液向其中滴加高錳酸鉀溶液，如果紫色褪去，證明含有Fe²⁺離子，證明爐渣中含有FeO．

點評 本題考查物質制備實驗方案設計、物質的分離和提純、物質檢驗、對操作的分析評價、氧化還原反應等，綜合考察學生分析解決問題的能力、知識遷移運用能力，難度中等．