Question

16．工業(yè)上用輝銅礦（主要成分Cu₂S，含F(xiàn)e₃O₄、SiO₂雜質(zhì)）為原料，生產(chǎn)硫酸銅晶體的工藝流程如下：

已知：①固體B為氧化物組成的混合物  ②[Cu（NH₃）₄]²⁺（aq）?Cu²⁺（aq）+4NH₃（aq）
（1）氣體X是SO₂，高溫下在過量空氣中煅燒輝銅礦時(shí)，Cu₂S發(fā)生反應(yīng)的方程式為：Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+SO₂．
（2）固體B酸溶時(shí)加入稀硫酸和H₂O₂，目的是溶解CuO、Fe₃O₄，并將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，不用濃硫酸的原因是濃硫酸與Fe²⁺反應(yīng)會(huì)生成對環(huán)境有污染的SO₂．
（3）鑒別溶液D中Fe³⁺完全除盡的方法是取少量D溶液于試管中，滴入KSCN溶液，若溶液未出現(xiàn)血紅色，則證明Fe³⁺完全除盡．濾液G的主要溶質(zhì)是（NH₄）₂SO₄（填化學(xué)式）．
（4）由溶液E獲得硫酸銅晶體的實(shí)驗(yàn)操作I的方法是蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、烘干．
（5）用“間接碘量法”測定所制備的CuSO₄•5H₂O（不含能與I^-反應(yīng)的氧化性雜質(zhì)）的純度．取a g試樣配成100mL溶液，取25.00mL該溶液，滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成，滴加KI溶液至沉淀不再產(chǎn)生為止，然后用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的I₂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為I₂+2Na₂S₂O₃═2NaI+Na₂S₄O₆，消耗c mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液的體積為V mL．
①寫出CuSO₄與KI反應(yīng)的離子方程式2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂．
②計(jì)算試樣中CuSO₄•5H₂O的純度$\frac{100cv}{a}$%（用a、c、V表示）．

Answer 1

分析 輝銅礦通入氧氣充分煅燒，生成二氧化硫氣體和固體CuO、Fe₃O₄，加入鹽酸得到含有Cu²⁺、Fe³⁺的溶液，加入過量氨水，可得到[Cu（NH₃）₄]²⁺和Fe（HO）₃，[Cu（NH₃）₄]²⁺經(jīng)加熱可得到CuO，加入硫酸得到硫酸銅溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶后可得到硫酸銅晶體，
（1）根據(jù)圖示，Cu₂S與O₂的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)生成銅和二氧化硫；
（2）固體B為氧化物組成的混合物，酸溶時(shí)加入稀硫酸和H₂O₂，目的是溶解CuO、Fe₃O₄，并將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；根據(jù)濃硫酸氧化Fe²⁺反應(yīng)會(huì)生成對環(huán)境有污染的SO₂；
（3）根據(jù)三價(jià)鐵與KSCN溶液出現(xiàn)血紅色，證明Fe³⁺是否完全除盡；根據(jù)溶液的組成判斷濾液G的主要溶質(zhì)；
（4）由溶液E獲得硫酸銅晶體的實(shí)驗(yàn)操作I的方法是蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、烘干．
（5）硫酸銅溶液與碘化鉀溶液反應(yīng)生成白色沉淀（碘化亞銅）并析出碘，寫出離子方程式；據(jù)比例關(guān)系4CuSO₄•5H₂O～4Cu²⁺～2I₂～4S₂O₃^2-計(jì)算．

解答 解：輝銅礦通入氧氣充分煅燒，生成二氧化硫氣體和固體CuO、Fe₃O₄，加入鹽酸得到含有Cu²⁺、Fe³⁺的溶液，加入過量氨水，可得到[Cu（NH₃）₄]²⁺和Fe（HO）₃，[Cu（NH₃）₄]²⁺經(jīng)加熱可得到CuO，加入硫酸得到硫酸銅溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶后可得到硫酸銅晶體，
（1）根據(jù)圖示，Cu₂S與O₂的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)生成銅和二氧化硫，方程式為：Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+SO₂，所以氣體X是SO₂；
故答案為：SO₂；Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+SO₂；
（2）固體B為氧化物組成的混合物，酸溶時(shí)加入稀硫酸和H₂O₂，目的是溶解CuO、Fe₃O₄，并將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；因?yàn)闈饬蛩嵫趸疐e²⁺反應(yīng)會(huì)生成對環(huán)境有污染的SO₂，所以不用，
故答案為：溶解CuO、Fe₃O₄，并將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；濃硫酸與Fe²⁺反應(yīng)會(huì)生成對環(huán)境有污染的SO₂；
（3）因?yàn)槿齼r(jià)鐵與KSCN溶液出現(xiàn)血紅色，所以取少量D溶液于試管中，滴入KSCN溶液，若溶液未出現(xiàn)血紅色，則證明Fe³⁺完全除盡；因?yàn)槿芤篋中含有[Cu（NH₃）₄]²⁺和硫酸根，所以D轉(zhuǎn)化生成CuO后，剩余的溶液中含有（NH₄）₂SO₄；
故答案為：取少量D溶液于試管中，滴入KSCN溶液，若溶液未出現(xiàn)血紅色，則證明Fe³⁺完全除盡；（NH₄）₂SO₄；
（4）由溶液E獲得硫酸銅晶體的實(shí)驗(yàn)操作I的方法是蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、烘干，
故答案為：過濾、洗滌；
（5）①硫酸銅溶液與碘化鉀溶液反應(yīng)生成白色沉淀（碘化亞銅）并析出碘，離子方程式為：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂，
故答案為：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
②據(jù)比例關(guān)系4CuSO₄•5H₂O～4Cu²⁺～2I₂～4S₂O₃^2-，
           c×V×10^-3mol      c×V×10^-3mol
試樣中CuSO₄•5H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{c×V×10{\\;}^{-3}×250}{a}$×$\frac{100mL}{25mL}$×100%=$\frac{100cv}{a}$%，
故答案為：$\frac{100cv}{a}$%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)分離提純的方法和流程判斷，主要是物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)基本操作，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．