据报道，有一种细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿（CuFeS2）氧化成硫酸盐．发生的反应为：4CuFeS2+2H2SO4+17O2═4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O．（1）CuFeS2中Fe的化合价为+2，上述反应中被氧化

Question

据报道，有一种细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿（CuFeS₂）氧化成硫酸盐．发生的反应为：4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂═4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．
（1）CuFeS₂中Fe的化合价为+2，上述反应中被氧化的元素是___，检验反应后溶液中含有Fe³⁺的试剂是___．
（2）工业生产中利用上述反应后的溶液，按如图1的流程可制备胆矾（CuSO₄•5H₂O）：

①步骤二的操作名称是___．
步骤三的操作包括蒸发浓缩、___、过滤、洗涤．
②请解释步骤一加入CuO能除去CuSO₄溶液中Fe³⁺的原因：___．
（3）有人提出可以利用如图2的装置从溶液B中提炼金属铜．该过程中右侧电极的反应式是___．若溶液B为200mL，电解一段时间后，测得某电极增重0.64g．停止通电，此时溶液pH=___（溶液体积不变）．
（4）Fe（OH）₃在碱性条件下可被氯酸钾氧化为K₂FeO₄，K₂FeO₄有很强的氧化性，由Cu、K₂FeO₄和KOH溶液可形成碱性电池，Cu和K₂FeO₄分别是电池的负极和正极材料．
①该电池正极的电极反应是___．
②该电池总反应的离子方程式是___．

Answer 1

（1）在4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O反应中，CuFeS₂中Fe从+2价变为产物中的+3价，硫从-2价变为产物中的+6价，Fe和CuFeS₂中的S化合价升高，在反应中被氧化；铁离子遇到KSCN溶液会变红色，所以检验反应后溶液中含有Fe³⁺的试剂是KSCN溶液；
故答案为：Fe和CuFeS₂中的S；KSCN溶液；
（2）①步骤二的操作是分离固体和液体混合物，采用过滤操作；CuSO₄溶解度受温度影响较大，将硫酸铜溶液蒸发浓缩后，将热的硫酸铜溶液静置并慢慢降温，得到硫酸铜晶体，
故答案为：过滤；冷却结晶；
②加入CuO，CuO与H⁺反应使c（H⁺）减小，c（OH^-）增大，使溶液中c（Fe³⁺）•c³（OH^-）>Ksp[Fe（OH）₃]，导致Fe³⁺生成Fe（OH）₃沉淀而除去，
故答案为：加入CuO与H⁺反应，使c（H⁺）减小，c（OH^-）增大，使溶液中Fe³⁺生成Fe（OH）₃沉淀而除去；
（3）CuSO₄溶液中铜离子的放电能力大于氢离子的放电能力，所以铜离子先放电；氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，氢氧根离子先放电，阳极上失电子，发生氧化反应，所以该过程中右边电极氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；阴极的电极反应方程式是Cu²⁺+2e^-═Cu，当生成金属铜为0.64g时，即生成金属铜的物质的量是0.01mol，此时生成硫酸的物质的量是0.01mol，氢离子浓度是(0.01mol×2)/(0.2L)=0.1mol/L，所以溶液pH=1；
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；1；
（4）①由Cu、K₂FeO₄和KOH溶液可形成碱性电池，K₂FeO₄在正极上得电子生成Fe（OH）₃，则正极的电极方程式为：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-；
故答案为：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-；
②碱性条件下，Cu与K₂FeO₄反应生成Fe（OH）₃和Cu（OH）₂，该电池总反应的离子方程式是2FeO₄^2-+3Cu+8H₂O═2 Fe（OH）₃+3Cu（OH）₂+4OH^-；
故答案为：2FeO₄^2-+3Cu+8H₂O═2 Fe（OH）₃+3Cu（OH）₂+4OH^-．