Question

工业上用某矿渣(主要成分为Cu₂O，还含有Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂)提取铜的操作流程如下：

　　

(固体混合物B经处理后可回收铜)

已知：Cu₂O＋2H^＋=Cu＋Cu^2＋＋H₂O。

（1）实验操作Ⅰ的名称为_________；在空气中灼烧固体混合物D时，用到多种硅酸盐材质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有_________(填仪器名称)。

（2）滤液A中铁元素的存在形式为_______(填离子符号)，生成该离子的离子方程式为_____________________。

检验滤液A中存在该离子的试剂为                       (填试剂名称)。

（3）常温下，等pH的NaAlO₂和NaOH两份溶液中，由水电离出的c(OH^－)前者为后者的10⁸倍，则两种溶液的pH＝_______。

（4） ①利用电解法进行粗铜精炼时，下列叙述正确的是________(填代号)。

a．电能全部转化为化学能              b．粗铜接电源正极，发生氧化反应

c．精铜作阴极，电解后电解液中Cu^2＋浓度减小

d．粗铜精炼时通过的电量与阴极析出铜的量无确定关系

②从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水中选用合适的试剂，测定粗铜样品中金属铜的质量分数，涉及的主要步骤：称取一定质量的样品→_____________________                       _______→过滤、洗涤、干燥→称量剩余固体铜的质量。(填缺少的操作步骤，不必描述操作过程的细节)

Answer

（1）过滤    坩埚

（2）Fe2+       2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+    硫氰化钾溶液和新制氯水(写化学式不给分)

（3）11        （4）①bc        ②将浓硫酸用蒸馏水稀释，将样品与足量稀硫酸充分反应

【解析】

试题分析：矿渣中的Al2O3、Fe2O3均与盐酸反应，分别生成AlCl3、FeCl3，Cu2O与盐酸反应生成Cu和Cu2+，溶液中的Fe3+与Cu反应：2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+，SiO2不与盐酸反应，通过过滤把Cu、SiO2与溶液分离，所以固体混合物B经处理后可回收铜，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，经过电解精炼可得纯铜。

（1）分离固体与液体的混合物采用过滤的方法，灼烧固体应放在坩埚中。

（2）由以上分析知，滤液A中铁元素的存在形式为Fe2+，生成该离子的离子方程式为2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+，检验Fe2+的试剂为硫氰化钾溶液和新制氯水。

（3）设pH=a，NaAlO2溶液显碱性是由AlO2–水解所致，所以水电离出的氢氧根离子浓度为，NaOH抑制水的电离，水电离出的OH–浓度为10–amol·L–1，，则2a–14 =8，a=11。

（4）①电解过程中，电能除转化为化学能外，还有部分转化为热能，a项错误；电解精炼时粗铜应为阳极，与电源的正极相连，发生氧化反应，b项正确；电解时，粗铜中的铁、铝也放电，而阴极只有Cu2+得电子，所以溶液中的Cu2＋浓度略有降低，c正确；根据电极反应Cu2+ + 2e– = Cu可知，阴极析出铜的物质的量是转移电子物质的量的二分之一，错误。②粗铜为Cu、Al和Fe的混合物，浓硫酸稀释后，稀硫酸可与混合物中的Al和Fe反应，而铜不反应，通过反应前后固体的质量差可测定铜的质量分数。

考点：考查实验设计、实验原理分析、离子检验、离子方程式的书写、pH计算等内容，考查信息处理能力 和综合分析能力。