Question

某化學(xué)興趣小組利用由Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂組成的混合物，模擬工業(yè)上提取銅的工藝，設(shè)計如圖所示的簡單操作流程：

提示：Cu⁺在酸性條件下不穩(wěn)定，易生成金屬Cu和Cu²⁺．
（1）若固體B的成分為混合物，則其成分的化學(xué)式為

 

．此時，濾液A中鐵元素的存在形式為

 

（填寫離子符號）．
（2）金屬E與固體F發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
（3）檢驗粗銅中含有金屬E單質(zhì)的試劑是

 

，反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（4）用電解法將上述粗銅進(jìn)行精煉時，下列敘述正確的是

 

．
A．電解時以精銅作陰極
B．電解時陰極發(fā)生氧化反應(yīng)
C．粗銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是Cu-2e-=Cu²⁺
D．電解后，電解液中Cu²⁺濃度減�。�

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：Cu₂O與鹽酸反應(yīng)生成Cu和Cu²⁺，SiO₂與鹽酸不反應(yīng)，F(xiàn)e₂O₃與鹽酸反應(yīng)生成Fe³⁺，與Cu反應(yīng)生成Fe²⁺，固體B為SiO₂和Cu，濾液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，加入足量的NaOH溶液，濾液C中含有AlO₂^-，金屬E為Al，固體D為Cu（OH）₂和Fe（OH）₃的混合物，在空氣中灼燒，F(xiàn)為CuO和Fe₂O₃的混合物，粗銅為Cu、Al和Fe的混合物，經(jīng)過電解可的純銅，以此解答該題．

解答： 解：Cu₂O與鹽酸反應(yīng)生成Cu和Cu²⁺，SiO₂與鹽酸不反應(yīng)，F(xiàn)e₂O₃與鹽酸反應(yīng)生成Fe³⁺，與Cu反應(yīng)生成Fe²⁺，固體B為SiO₂和Cu，濾液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，加入足量的NaOH溶液，濾液C中含有AlO₂^-，金屬E為Al，固體D為Cu（OH）₂和Fe（OH）₃的混合物，在空氣中灼燒，F(xiàn)為CuO和Fe₂O₃的混合物，粗銅為Cu、Al和Fe的混合物，經(jīng)過電解可的純銅，
（1）由以上分析可知固體B的成分為SiO₂和Cu，濾液A中鐵元素的存在形式為Fe²⁺，
故答案為：SiO₂和Cu；Fe²⁺；
（2）E為Al，F(xiàn)為CuO和Fe₂O₃的混合物，反應(yīng)的相關(guān)方程式為2Al+Fe₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Fe、2Al+3CuO

高溫  .

Al₂O₃+3Cu，
故答案為：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Fe、2Al+3CuO

高溫  .

Al₂O₃+3Cu；
（3）可用NaOH溶液檢驗檢驗粗銅中含有金屬Al，發(fā)生2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：NaOH溶液；2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（4）A．電解時以粗銅作陽極，純銅為陰極，故A正確；
B．電解時陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，故B錯誤；
C．粗銅連接電源正極，純銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是Cu²⁺+2e^-═Cu，故C錯誤；
D．電解后，由于陽極為粗銅，溶液中含有Fe²⁺、Al³⁺，而陰極只生成Cu，則電解液中Cu²⁺濃度減小，故D正確．
故答案為：AD．

點評：本題考查考查物質(zhì)的制備以及分離和提純等知識，側(cè)重于考查學(xué)生綜合運用化學(xué)知識的能力，為高考常見題型，難度中等．