Question

15．某工業(yè)礦渣中主要含有Cu₂O，還有少部分Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂，從該礦渣中提取銅的操作流程如下：（已知：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O）

（1）固體混合物B與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O．該反應(yīng)物的一種重要用途為作光導(dǎo)纖維（或壓電材料；或光學(xué)儀器等）．
（2）濾液A中鐵元素的存在形式只能為Fe²⁺，理由是Fe₂O₃與鹽酸反應(yīng)后生成的Fe³⁺與過量銅單質(zhì)反應(yīng)后，全部轉(zhuǎn)化為Fe²⁺．涉及的離子方程式為（不必書寫Cu₂O與鹽酸的反應(yīng)）Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺．檢驗(yàn)濾液A中Fe²⁺的試劑為硫氰化鉀溶液和新制氯水．
（3）若將濾液C中的鋁元素以沉淀形式析出，可選用的最佳試劑為D（填序號(hào)）．
A．氫氧化鈉溶液     B．硫酸溶液     C．氨水     D．二氧化碳
金屬E與固體F某一成分發(fā)生的反應(yīng)可用于焊接鋼軌，該反應(yīng)的化學(xué)方程為2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃．

Answer 1

分析 工業(yè)礦渣中主要含有Cu₂O，還有少部分Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂，加入足量的稀鹽酸，Cu₂O與鹽酸反應(yīng)生成Cu、CuCl₂和水，Al₂O₃與鹽酸反應(yīng)生成AlCl₃和水，F(xiàn)e₂O₃與鹽酸反應(yīng)生成FeCl₃和水，SiO₂難溶于水，且不與水反應(yīng)，生成的2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，所以濾液A為CuCl₂、AlCl₃和FeCl₂的混合物，得到的固體混合物B中有Cu和SiO₂，固體混合物B與足量NaOH溶液混合，SiO₂和NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂SiO₃和水，Cu與NaOH溶液不反應(yīng)，得到粗銅，濾液A與足量NaOH溶液反應(yīng)，CuCl₂與NaOH反應(yīng)生成Cu（OH）₂ 和水，F(xiàn)eCl₂與NaOH溶液反應(yīng)生成Fe（OH）₂ 白色沉淀，該沉淀在空氣中與氧氣反應(yīng)生成Fe（OH）₃，AlCl₃與過量NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO₂和水，濾液C為NaAlO₂溶液，經(jīng)過一系列反應(yīng)得到金屬Al，固體混合物D為Cu（OH）₂和Fe（OH）₃，在空氣中灼燒，Cu（OH）₂和Fe（OH）₃受熱分解生成Fe₂O₃和CuO，所以固體混合物F為Fe₂O₃和Cu的混合物，該混合物與Al發(fā)生鋁熱反應(yīng)，生成Fe和Cu，固體混合物G為Fe和Cu，與鹽酸混合，F(xiàn)e與鹽酸反應(yīng)生成FeCl₂和氫氣，Cu與鹽酸不反應(yīng)，過濾成為粗銅，據(jù)此分析解答．

解答 解：工業(yè)礦渣中主要含有Cu₂O，還有少部分Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂，加入足量的稀鹽酸，Cu₂O與鹽酸反應(yīng)生成Cu、CuCl₂和水，Al₂O₃與鹽酸反應(yīng)生成AlCl₃和水，F(xiàn)e₂O₃與鹽酸反應(yīng)生成FeCl₃和水，SiO₂難溶于水，且不與水反應(yīng)，生成的2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，所以濾液A為CuCl₂、AlCl₃和FeCl₂的混合物，得到的固體混合物B中有Cu和SiO₂，固體混合物B與足量NaOH溶液混合，SiO₂和NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂SiO₃和水，Cu與NaOH溶液不反應(yīng)，得到粗銅，濾液A與足量NaOH溶液反應(yīng)，CuCl₂與NaOH反應(yīng)生成Cu（OH）₂ 和水，F(xiàn)eCl₂與NaOH溶液反應(yīng)生成Fe（OH）₂ 白色沉淀，該沉淀在空氣中與氧氣反應(yīng)生成Fe（OH）₃，AlCl₃與過量NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO₂和水，濾液C為NaAlO₂溶液，經(jīng)過一系列反應(yīng)得到金屬Al，固體混合物D為Cu（OH）₂和Fe（OH）₃，在空氣中灼燒，Cu（OH）₂和Fe（OH）₃受熱分解生成Fe₂O₃和CuO，所以固體混合物F為Fe₂O₃和Cu的混合物，該混合物與Al發(fā)生鋁熱反應(yīng)，生成Fe和Cu，固體混合物G為Fe和Cu，與鹽酸混合，F(xiàn)e與鹽酸反應(yīng)生成FeCl₂和氫氣，Cu與鹽酸不反應(yīng)，過濾成為粗銅，
（1）固體混合物B與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O，SiO₂ 的重要用途為作光導(dǎo)纖維或壓電材料或光學(xué)儀器等，
故答案為：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；作光導(dǎo)纖維（或壓電材料；或光學(xué)儀器等）；
（2）濾液A中鐵元素的存在形式只能為Fe²⁺，理由是Fe₂O₃與鹽酸反應(yīng)后生成的Fe³⁺與過量銅單質(zhì)反應(yīng)后，全部轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，涉及的離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O； Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺；檢驗(yàn)濾液A中Fe²⁺的方法是取少量溶液于試管中，加入硫氰化鉀溶液，無現(xiàn)象，在加熱新制氯水，溶液變成血紅色，則濾液中含有Fe²⁺，所以試劑為硫氰化鉀溶液和新制氯水，
故答案為：Fe₂O₃與鹽酸反應(yīng)后生成的Fe³⁺與過量銅單質(zhì)反應(yīng)后，全部轉(zhuǎn)化為Fe²⁺；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O； Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺；硫氰化鉀溶液和新制氯水；
（3）氫氧化鋁溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿，所以將可溶性鋁鹽中的鋁元素以沉淀形式析出，需加入弱酸，選D，鋁熱反應(yīng)用途之一是焊接鋼軌，所以反應(yīng)的化學(xué)方程為2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，
故答案為：D；2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純及物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析推斷及知識(shí)綜合應(yīng)用能力，明確流程圖中各物質(zhì)成分及發(fā)生的反應(yīng)、基本操作是解本題關(guān)鍵，熟練掌握常見離子、物質(zhì)性質(zhì)，知道鐵離子、亞鐵離子的檢驗(yàn)方法，題目難度中等．