Question

3．銅、鐵是重要的金屬材料．
（1）工業(yè)上冶煉銅的反應(yīng)為8CuFeS₂+21O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂若CuFeS₂中Fe的化合價(jià)為
2，反應(yīng)中被還原的元素是Cu、O（填元素符號）．
（2）上述冶煉過程產(chǎn)生大量SO₂．SO₂尾氣直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后果是形成酸雨；
（3）利用黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣（含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）可制備Fe₂O₃方法為①用稀鹽酸浸取爐渣，過濾．②濾液先氧化，再加入過量NaOH溶液，過濾，將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe₂O₃．
a．除去Al³⁺的離子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
b．選用提供的試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證爐渣中含有FeO．
提供的試劑：稀鹽酸   稀硫酸    KSCN溶液  KMnO₄溶液  NaOH溶液  碘水所選試劑為稀硫酸和高錳酸鉀溶液．證明爐渣中含有FeO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象稀硫酸浸取爐渣所得溶液使酸性高錳酸鉀溶液褪色．
（4）電子工業(yè)曾用30%的FeCl₃溶液腐蝕敷有銅箔的絕緣板制印刷電路板，為了從使用過的廢腐蝕液中回收銅，并重新得到FeCl₃溶液，設(shè)計(jì)如圖所示實(shí)驗(yàn)流程．
上述流程中，所加試劑的化學(xué)式為：XFe，YHCl，ZCl₂第⑥步反應(yīng)的離子方程式為2 Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．

Answer 1

分析 （1）該反應(yīng)中Cu元素化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?價(jià)、部分Fe元素化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?3價(jià)、O元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)、S元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?4價(jià)，得電子化合價(jià)降低的元素被還原；
（2）SO₂尾氣是酸性氧化物，能與水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸不穩(wěn)定易被氧氣氧化生成硫酸，從而形成酸雨；
（3）向爐渣中加入稀鹽酸，F(xiàn)e₂O₃、FeO、Al₂O₃都溶于稀鹽酸生成可溶性氯化物，SiO₂不溶于稀鹽酸，然后過濾，得到的濾液中含有氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁，先將濾液氧化，濾液中亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，再加入過量NaOH溶液，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，Al³⁺轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，再過濾，將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe₂O₃；
a．過量的氫氧根離子和鋁離子反應(yīng)生成AlO₂^-；
b．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證爐渣中含有FeO，先將FeO轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，再用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)亞鐵離子，亞鐵離子能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
（4）廢液中含有FeCl₂和CuCl₂，向廢液中加入Fe，F(xiàn)e置換出Cu，然后過濾，得到的濾渣中含有Fe、Cu，濾液中含有FeCl₂，向爐渣中加入稀鹽酸，F(xiàn)e和稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl₂，然后過濾，得到的固體A是Cu；
濾液中含有HCl和FeCl₂，將濾液I、II合并，通入過量氯氣，將氯化亞鐵轉(zhuǎn)化為氯化鐵，從而實(shí)現(xiàn)目的．

解答 解：（1）該反應(yīng)中Cu元素化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?價(jià)、部分Fe元素化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?3價(jià)、O元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)、S元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?4價(jià)，得電子化合價(jià)降低的元素被還原，所以被還原的元素是Cu、O，故答案為：Cu、O；
（2）SO₂尾氣是酸性氧化物，能與水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸不穩(wěn)定易被氧氣氧化生成硫酸，從而形成酸雨，二氧化硫是形成酸雨的主要成分，故答案為：形成酸雨；
（3）向爐渣中加入稀鹽酸，F(xiàn)e₂O₃、FeO、Al₂O₃都溶于稀鹽酸生成可溶性氯化物，SiO₂不溶于稀鹽酸，然后過濾，得到的濾液中含有氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁，先將濾液氧化，濾液中亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，再加入過量NaOH溶液，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，Al³⁺轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，再過濾，將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe₂O₃；
a．過量的氫氧根離子和鋁離子反應(yīng)生成AlO₂^-，離子方程式為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
b．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證爐渣中含有FeO，先將FeO轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，再用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)亞鐵離子，亞鐵離子能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，能氧化鹽酸，所以應(yīng)該選取稀硫酸酸化高錳酸鉀溶液，故選稀硫酸和高錳酸鉀溶液，
故答案為：稀硫酸和高錳酸鉀溶液；稀硫酸浸取爐渣所得溶液使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
（4）廢液中含有FeCl₂和CuCl₂，向廢液中加入Fe，F(xiàn)e置換出Cu，然后過濾，得到的濾渣中含有Fe、Cu，濾液中含有FeCl₂，向爐渣中加入稀鹽酸，F(xiàn)e和稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl₂，然后過濾，得到的固體A是Cu；
濾液中含有HCl和FeCl₂，將濾液I、II合并，通入過量氯氣，將氯化亞鐵轉(zhuǎn)化為氯化鐵，
通過以上分析知，X是Fe、Y是HCl、Z是Cl₂，第⑥步反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，故答案為：Fe；HCl；Cl₂；2 Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．

點(diǎn)評 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)生基本實(shí)驗(yàn)操作及對元素化合物性質(zhì)的掌握，明確離子檢驗(yàn)方法、物質(zhì)分離和提純方法、物質(zhì)性質(zhì)即可解答，熟悉流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及操作方法，題目難度不大．