Question

另一化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組在實驗室條件下用以硫酸銅溶液為電解液，用電解的方法實現(xiàn)了粗銅的提純，并對陽極泥和電解液中金屬進(jìn)行回收和含量測定．已知粗銅中含有少量的鋅、鐵、銀、金等金屬和少量礦物雜質(zhì)（與酸不反應(yīng)）．
步驟一：電解精制：電解時，粗銅應(yīng)與電源的

 

極相連．陰極上的電極反應(yīng)式為

 

．
步驟二：電解完成后，該小組同學(xué)按以下流程對電解液進(jìn)行處理：

（1）陽極泥的綜合利用：稀硝酸處理陽極泥得到硝酸銀稀溶液，請寫出該步反應(yīng)的離子方程式：

 

，殘渣含有極少量的黃金，如何回收金，他們查閱了有關(guān)資料，了解到了一些有關(guān)金的信息：

序號	反應(yīng)	平衡常數(shù)
1	Au+6HNO3?Au（NO3）3+3NO2↑+3H20	＜＜1
2	Au3++4Cl-?AuCl4 _	＞＞1

請根據(jù)以上信息簡要解釋溶解陽極泥不用王水的原因

 

．
（2）濾液含量的測定：以下是該小組探究濾液的一個實驗流程．
則100mL濾液中Cu²⁺的濃度為

 

mol?L^-1，F(xiàn)e²⁺的濃度為

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,電解原理

專題：實驗設(shè)計題,電化學(xué)專題

分析：步驟一：電解精煉銅時，精銅做陰極，粗銅作陽極，陰極上是銅離子得電子；
步驟二：（1）金屬銀可以和硝酸反應(yīng)得到硝酸銀以及水和一氧化氮；金離子可以和氯離子之間發(fā)生反應(yīng)，形成穩(wěn)定的AuCl₄^-離子，可以根據(jù)化學(xué)平衡移動原理來解釋；
（2）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理結(jié)合原子守恒的思想來計算回答．

解答： 解：步驟一：在電解精煉銅時，陽極反應(yīng)是金屬鋅、鐵、鎳等先失電子，陰極上是銅離子得電子產(chǎn)生銅，精銅做陰極，粗銅作陽極，
故答案為：正；Cu²⁺+2e=Cu；
步驟二：（1）金屬銀可以和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銀、一氧化氮和水，即3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O；根據(jù)表中的信息，Au+6HNO₃（濃）=Au（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O，并且Au³⁺+4Cl^-=AuCl₄^-，在王水中，含有濃硝酸和濃鹽酸，濃鹽酸含有大量氯離子，Au³⁺離子與氯離子形成穩(wěn)定的AuCl₄^-離子，使反應(yīng)2平衡向右移動，則金溶于王水中，故答案為：3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O；濃鹽酸含有大量氯離子，Au³⁺離子與氯離子形成穩(wěn)定的AuCl₄^-離子，使反應(yīng)2平衡向右移動，則金溶于王水中；
（2）100mL的濾液中含有亞鐵離子、銅離子、鋅離子，當(dāng)加入足量的金屬Fe以后，會將金屬銅全部置換出來，所以生成的3.2g金屬是Cu，所以銅離子的濃度c=

n

V

=

0.05mol

0.1L

=0.5 mol/L，亞鐵離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，在空氣中更易被氧化為氫氧化鐵，受熱分解生成的氧化鐵的質(zhì)量是4.8g，根據(jù)原子守恒，亞鐵離子的物質(zhì)的量是：

4.8g

160g/mol

×2=0.06mol，所以亞鐵離子的濃度c=

n

V

=

0.06mol

0.1L

=0.6mol/L，故答案為：0.5；0.6．

點(diǎn)評：本題考查有關(guān)電解精煉銅、化學(xué)平衡移動原理以及物質(zhì)的含量的測定的綜合知識，為高頻考點(diǎn)，注意把握實驗方法設(shè)計與裝置的綜合分析，題目難度中等．