Question

12．以黃銅礦（主要成分CuFeS₂）為原料制備CuSO₄•5H₂O的工藝流程示意圖如下：

（1）某研究學(xué)習(xí)小組用如下裝置由泡銅與CO反應(yīng)來制取粗銅．

①裝置B中的藥品為堿石灰．
②實驗時，依次進行如下操作：組裝儀器、檢查裝置氣密性、加裝藥品、通入氣體、收集CO檢驗純度、點燃酒精燈．
（2）爐渣X（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．
根據(jù)以上信息回答下列問題：
a．除去Al³⁺的離子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
b．選用提供的試劑驗證爐渣中含有FeO．
   提供的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、KSN溶液、KMnO₄溶液、NaOH溶液、碘水．
所選的試劑為稀硫酸、KMnO₄溶液．
（3）研究性學(xué)習(xí)小組用“間接碘量法”測定某試樣CuSO₄•5H₂O（不含能與I^-反應(yīng)的氧化性雜質(zhì)）的含量．取ag試樣配成100mL溶液，每次取25.00mL，滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成．寫出該反應(yīng)的離子方程式2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂．繼續(xù)滴加KI溶液至沉淀不再產(chǎn)生，溶液中的I₂用硫代硫酸鈉標準溶液滴定，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，平均消耗cmol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液VmL．則試樣中CuSO₄•5H₂O的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{cV}{a}$×100%．

Answer 1

分析 黃銅礦在空氣中焙燒后生成Cu₂O、Cu、SO₂以及熔渣，然后由Cu₂O、Cu制得粗銅最終制得CuSO₄•5H₂O，所以X是SO₂，
（1）①干燥管中吸收二氧化碳的為堿石灰；
②實驗時，依次進行的操作為：組裝儀器、檢查裝置氣密性、加裝藥品、通入氣體、收集CO檢驗純度、點燃酒精燈；
（2）爐渣X（含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）可制備Fe₂O₃；用稀鹽酸浸取爐渣，生成鐵離子、亞鐵離子、鋁離子，二氧化硅不溶，過濾除去，加入氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，加入過量氫氧化鈉，鋁離子生成偏鋁酸根，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，過濾，將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe₂O₃，
a．除去Al³⁺要加過量的堿溶液，故離子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
b．先加入稀硫酸溶液溶解，再加入KMnO₄溶液，若褪色可證明；
（3）滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成，說明反應(yīng)中銅元素的化合價從+2價降為+1價，得到1個電子．而反應(yīng)中碘離子失去電子被氧化生成單質(zhì)碘，因此該反應(yīng)的離子方程式為2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；根據(jù)方程式2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆可知：CuSO₄•5H₂O～Na₂S₂O₃，計算試樣中CuSO₄•5H₂O的物質(zhì)的量，由此計算．

解答 解：（1）①用泡銅制取粗銅是利用CO與Cu₂O反應(yīng)來得到Cu，同時生成CO₂，故裝置B干燥管內(nèi)應(yīng)放堿石灰；
故答案為：堿石灰；
②實驗時，依次進行的操作為：組裝儀器、檢查裝置氣密性、加裝藥品、通入氣體、收集CO檢驗純度、點燃酒精燈；
故答案為：檢查裝置氣密性；收集CO檢驗純度；
（2）a．除去Al³⁺要加過量的堿溶液，生成偏鋁酸根離子，故離子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
b．亞鐵離子有還原性，先加入稀硫酸溶液溶解，再加入KMnO₄溶液，若褪色可證明；
故答案為：稀硫酸、KMnO₄溶液；
（3）滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成，說明反應(yīng)中銅元素的化合價從+2價降為+1價，得到1個電子．而反應(yīng)中碘離子失去電子被氧化生成單質(zhì)碘，因此該反應(yīng)的離子方程式為2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
根據(jù)方程式2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆可知：CuSO₄•5H₂O～Na₂S₂O₃，
所以ag試樣中CuSO₄•5H₂O的物質(zhì)的量為0.001cVmol×$\frac{100mL}{25mL}$=0.004cVmol，質(zhì)量為0.004cVmol×250g/mol=cVg，因此試樣中CuSO₄•5H₂O的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{cV}{a}$×100%；
故答案為：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；$\frac{cV}{a}$×100%．

點評 本題考查金屬混合物的分離和提純，涉及尾氣處理、離子的檢驗、氧化還原反應(yīng)的方程式書寫以及滴定實驗，關(guān)鍵是提取題中的信息，根據(jù)所學(xué)知識完成，本題難度中等．