Question

某化學興趣小組在實驗室條件下以硫酸銅溶液為電解液，用電解的方法實現了粗銅(含有少量的鋅、鐵、銀、金等金屬和少量礦物雜質)的提純，并對陽極泥和電解液中金屬進行回收和含量測定。請回答以下問題。

（1）電解時，粗銅應與電源的            極相連，陰極上的電極反應式為        ；電解過程中，硫酸銅的濃度會            (選填“變大”“不變”或“變小”)。

（2）電解完成后，該小組同學將電解液過濾后對濾液和陽極泥分別進行處理：

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，請你寫出該步反應的離子方程式：    。

②Cu的回收、濾液成分及含量的測定：以下是該小組設計的一個實驗流程。

在上述流程中空格內填上相應的操作：             、               ；100 mL濾液中Cu²⁺的濃度為             mol/l，Fe²⁺的濃度為            mol/l。

Answer 1

【答案】（1）正  Cu²⁺+2e^-＝Cu  變小  （2） ① 3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO+2H₂O ② 過濾  洗滌  0.5   0.1

【解析】

試題分析：（1）電解時，粗銅應與電源的正極極相連，作陽極；陰極上銅離子得到電子，電極反應式為Cu²⁺+2e^-＝Cu；由于陽極粗銅中還有活潑的金屬失去電子，而陰極上始終是溶液中的銅離子放電，因此電解過程中，硫酸銅的濃度會變��；

（2）①金屬銀可以和稀硝酸反應生成硝酸銀、一氧化氮和水，即3Ag+4H⁺+NO₃^-＝3Ag⁺+NO↑+2H₂O；

②100mL的濾液中含有亞鐵離子、銅離子、鋅離子，當加入足量的金屬Fe以后，會將金屬銅全部置換出來，所得固體是鐵與銅的混合物。酸浸后鐵溶解，要得到金屬銅，需要進行的操作是過濾、洗滌、干燥、稱量，所以生成的3.2g金屬是Cu，物質的量是3.2g÷64g/mol＝0.05mol，所以銅離子的濃度c＝0.05mol÷0.1L＝0.5 mol/L；亞鐵離子和氫氧化鈉反應生成氫氧化亞鐵，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量是4.8g，物質的量是4.8g÷160g/mol＝0.03mol。根據原子守恒，亞鐵離子的物質的量是：0.03mol×2＝0.06mol。其中與銅離子反應的鐵的物質的量是0.05mol，生成亞鐵離子的物質的量是0.05mol，所以原溶液中亞鐵離子的物質的量是0.06mol－0.05mol＝0.01mol，濃度c＝0.01mol÷0.1L＝0.1mol/L。

考點：考查電解精煉銅以及物質的含量測定的實驗方案設計