Question

由冰銅（mCu₂O·nFeS）冶煉得到粗銅，再以粗銅為原料制純銅的流程如下：

請回答下列問題：
（1）氣體X是       。
（2）某研究性學習小組用熔渣Y與CO反應來制取Fe。
①請按氣流由左到右的方向連接下列各裝置，順序為A→________。
②裝置C的作用是________________。
③在點燃D處的酒精燈前，應進行的操作是__________________。
 
（3）熔渣Y中鐵元素的價態有+2價和+3價，根據限選試劑，設計實驗方案驗證熔渣Y中有+2價鐵元素存在，寫出有關實驗操作、預期現象與結論。
限選試劑： 3 mol·L^-1H₂SO₄、6 mol·L^-1HNO₃、3％ H₂O₂、0.01 mol·L^-1KMnO₄、20％ KSCN。
                                                                                            
                                                                                            
                                                                                          。
（4）寫出泡銅冶煉粗銅反應的化學方程式                               。
（5）根據限選材料畫出用粗銅提煉純銅的裝置圖，并進行必要的標注。
限選材料：FeSO₄₍aq)、CuSO₄₍aq)、粗鐵、純鐵、粗銅、純銅、燒杯、直流電源、導線。

Answer 1

（1）SO₂   或二氧化硫（2分）      
（2）E→B→C→D（全對2分）    ②除去尾氣中的CO₂（2分）
③檢驗CO（尾氣）的純度 （2分）
（3）①取少量熔渣Y于試管中，加入適量（經加熱煮沸除氧）3 mol·L^-1H₂SO₄溶液（1分），加熱充分溶解，反應后得A溶液（1分）。②取少量A溶液，滴加1-2滴0.01 mol·L^-1KMnO₄溶液，振蕩（1分），若溶液的紫紅色褪去（1分），則說明熔渣Y中有+2價鐵元素存在。
（其他合理即給分）
（4）3Cu₂O+2Al6Cu+ Al₂O₃ （2分）
（5）（3分，其中：裝置2分，標注1分）

解析試題分析：（1）分析所給的冰銅化學式，其中Cu和Fe焙燒都生成固體氧化物，只有非金屬元素S焙燒會生成氣體，所以氣體X一定是SO2。
（2）①熔渣Y是Fe的氧化物，用CO還原Y制備鐵單質，從所給的反應裝置來看，B裝置是反應制鐵裝置，通入B中的CO氣體不能含有CO2和H2O等雜質氣體，因此在A、B之間接上裝置E除水；B中反應出來的氣體有生成的CO2和過量的CO有毒氣體，除CO尾氣可用燃燒法，但要注意CO的純度，防止爆炸，要先用裝置C除去尾氣中的CO2。所以整個順序就是A→E→B→C→D。
②裝置C的作用是除去尾氣中的CO2。
③點燃D處酒精燈除尾氣時要驗純。
（3）熔渣Y中的鐵元素有+2價和+3價，所以當+2價和+3價Fe元素同時存在時，應該選用高錳酸鉀溶液檢驗其中的+2價鐵。
具體步驟：①取少量熔渣Y于試管中，加入適量（經加熱煮沸除氧）3 mol·L^-1H₂SO₄溶液，加熱充分溶解，反應后得A溶液。
②取少量A溶液，滴加1-2滴0.01 mol·L^-1KMnO₄溶液，振蕩，若溶液的紫紅色褪去，則說明熔渣Y中有+2價鐵元素存在。
（4）泡銅冶煉粗銅是在高溫條件下加入還原劑鋁進行冶煉的，所以化學方程式為3Cu₂O+2Al6Cu+ Al₂O₃ 。
（5）電解精煉銅是教材中常提到的一個電化學內容，原理比較簡單，所以用所提供的材料畫出該裝置圖示比較簡單的，但要注意的是各標注要準確。所以圖像是

考點：本題考查的是基礎實驗探究，多以裝置連接、氣體除雜、尾氣吸收為主。