Question

（2010?濟南二模）據報道，有一種叫Thibacillus Ferroxidans的細菌在氧氣存在下，酸性溶液中，將黃銅礦氧化成硫酸鹽：
4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂═4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O
（1）利用反應后的溶液，按如下流程可制備膽礬（CuSO₄?5H₂O）：

①溶液B顯

酸

（填“酸”、“堿”或“中”）性，原因是

Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺

（用離子方程式表示）．?
②分析下表所提供的數據可知，加入CuO可除去CuSO₄溶液中的Fe³⁺．?

	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的 pH
Fe3+ Cu2+	1.9  4.7	3.2  6.7

請運用沉淀溶解平衡的有關理論解釋加入CuO能除去CuSO₄溶液中Fe³⁺的原因：

加入CuO使溶液中的c（H⁺）減小，c（OH^-）濃度增大，使溶液中c （Fe³⁺）?c （OH^-）³＞Ksp[Fe（OH）₃]，使Fe³⁺生成沉淀而除去

③操作a的名稱是

過濾

，操作b的操作方法是

蒸發濃縮，冷卻結晶

．
④檢驗溶液B中Fe³⁺是否被除盡的試劑是

KSCN溶液

，證明Fe³⁺已被除盡的現象是

溶液不變紅

．?
（2）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：

CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu

方案二：

2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

．

Answer 1

分析：（1）①根據流程，經過操作a過濾后得到了磷酸銅溶液，根據銅離子在溶液中水解進行分析；
②根據表中數據及加入氧化銅能夠升高溶液的pH進行分析；
③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；
④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；
（2）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由于B為磷酸銅溶液，銅離子在溶液中發生水解，離子方程式為：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，所以溶液顯示酸性，
故答案為：酸； Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；
②溶液中加入CuO后，溶液中的氫離子濃度減小，氫氧根離子濃度增大，使溶液中濃度積：c（Fe³⁺）?c（OH^-）³＞Ksp[Fe（OH）₃]，使Fe³⁺生成沉淀而除去，
故答案為：加入CuO使溶液中的c（H⁺）減小，c（OH^-）濃度增大，使溶液中c （Fe³⁺）?c（OH^-）³＞Ksp[Fe（OH）₃]，使Fe³⁺生成沉淀而除去；
③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；
④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；
（2）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．