Question

黃銅礦CuFeS₂可用于冶煉銅，冶煉原理為：2CuFeS₂+2SiO₂+5O₂=2Cu+2FeSiO₃+4SO₂．
（1）黃銅礦冶煉銅產生的爐渣中主要含Fe₂O₃、FeSiO₃、SiO₂、Al₂O₃等，請完成以下驗證爐渣中含有+2價的鐵的探究過程中的有關問題：
僅限選擇的試劑有：稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO₄溶液、NaOH溶液、碘水
①應選用試劑為

 

．
②有關的實驗現象為

 

．
（2）據報道，有一種叫Thibacillus  Ferroxidans的細菌在氧氣存在下，酸性溶液中，將黃銅礦CuFeS₂氧化成硫酸鹽：4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．利用反應后的溶液，按如圖所示流程可制備膽礬（CuSO₄?5H₂O）：

①操作a的名稱是

 

，操作b的操作方法是

 

．
②檢驗溶液B中Fe³⁺是否被除盡的試劑是

 

，證明Fe³⁺已被除盡的現象是

 

．
③在實驗室中，設計兩個原理不同的方案，從溶液B中提煉金屬銅（要求：一種方案只用一個反應來完成）．寫出兩種方案的化學方程式：
方案一：

 

；
方案二：

 

．

Answer 1

分析：（1）①亞鐵離子能被高錳酸鉀溶液氧化，高錳酸鉀溶液被亞鐵離子還原溶液褪色；
②選擇硫酸和高錳酸鉀溶液，可以和亞鐵離子反應溶液褪色；
（2）①依據流程分析，操作a是得到氫氧化鐵沉淀和溶液B，說明是過濾操作；操作b是溶液中得到晶體的方法，利用濃縮溶液結晶析出；
②依據鐵離子的性質進行驗證，鐵離子遇到硫氰酸鉀溶液變紅色，若無紅色出現這么鐵離子除凈；
③溶液B為硫酸銅溶液，可以加入鐵粉置換銅得到，也可以通過電解硫酸銅溶液得到；

解答：解：（1）①高錳酸鉀溶液酸性溶液中能氧化亞鐵離子，使得高錳酸鉀溶液褪色，
故答案為：①稀硫酸、KMnO₄溶液；②稀硫酸浸取爐渣所得溶液使KMnO₄ 溶液褪色；
（2）①流程中操作a是通過過濾的方法得到氫氧化鐵沉淀和濾液B，濾液B是硫酸銅溶液，操作b是溶液中得到CuSO₄?5H₂O晶體的實驗方法，溶液中得到溶質晶體可以加熱蒸發濃縮，冷卻結晶得到；
故答案為：過濾；  蒸發濃縮，冷卻結晶；
②檢驗溶液B中Fe³⁺是否被除盡的試劑是KSCN溶液，加入KSCN溶液若變紅證明含有鐵離子，若加入后溶液不變紅證明不含鐵離子；
故答案為：KSCN溶液；溶液不變紅；
③硫酸銅溶液得到金屬銅的方法，可以加入鐵粉置換銅反應的化學方程式為：CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu；也可以惰性電極通電電解硫酸銅溶液，反應的化學方程式為：2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
故答案為：CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu；2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；

點評：本題考查物質性質的實驗設計和反應現象判斷，實驗流程的正確判斷是解題關鍵，題目難度中等．