Question

某化學(xué)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(xiàn)了粗銅（含有少量的鋅、鐵、銀、金等金屬和少量礦物雜質(zhì)）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(yīng)與電源的

 

極相連，陰極上的電極反應(yīng)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(xué)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(yīng)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(shè)計的一個實驗流程．
在上述流程中空格內(nèi)填上相應(yīng)的操作：

 

、

 

；
100mL濾液中Cu²⁺的濃度為

 

 mol/l，F(xiàn)e²⁺的濃度為

 

mol/l．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：

分析：（1）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；根據(jù)電解精煉銅時，陽極和陰極所發(fā)生的反應(yīng)來回答；
（2）電解濾液中含亞鐵離子、鋅離子和銅離子，加入足量鐵粉，鐵和銅離子發(fā)生反應(yīng)：Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，酸浸后除去過量的鐵，過濾洗滌、干燥得到銅，故3.2g為銅的質(zhì)量，據(jù)此可求出濾液中銅離子濃度；過濾后得濾液加入足量氫氧化鈉，亞鐵離子沉淀，鋅形成偏鋅酸根離子，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，在空氣中被氧化成氫氧化鐵沉淀，灼燒得到氧化鐵，故4.8為氧化鐵的質(zhì)量，據(jù)此求出氧化鐵的物質(zhì)的量，進而求出原濾液中亞鐵離子濃度．
①金屬銀可以和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銀、一氧化氮和水；
②將固體不溶物與液體分離的操作是過濾、洗滌；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：（1）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，電解反應(yīng)為：Cu²⁺+2e═Cu，精銅做陰極，粗銅作陽極；硫酸銅的濃度會變小，在電解精煉銅時，陽極反應(yīng)是金屬鋅、鐵、鎳等先失電子，而此時陰極上是銅離子已經(jīng)得電子，即銅離子已經(jīng)減小了而還未在陽極上產(chǎn)生銅離子，故答案為：正；Cu²⁺+2e═Cu；變��；
（2）①電解精煉銅時，金和銀在陽極形成陽極泥，金屬銀可以和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銀、一氧化氮和水，反應(yīng)的離子方程式為：3Ag+4H⁺+NO₃^-═3Ag⁺+NO↑+2H₂O；
故答案為：3Ag+4H⁺+NO₃^-═3Ag⁺+NO↑+2H₂O；
②通過過濾操作，將銅單質(zhì)從溶液中分離，洗滌除去表面可溶性物質(zhì)，晾干、稱重得銅的質(zhì)量；100mL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，所以生成的3.2g金屬是Cu，所以銅離子的濃度c=

3.2g 64g/mol

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，所以加入鐵粉后的濾液中亞鐵離子的濃度c=

0.06mol

0.1L

=0.6mol/L，由于加入了鐵粉，鐵與溶液中的銅離子反應(yīng)生成了亞鐵離子，所以100mL濾液中亞鐵離子的濃度為：0.6mol/L-0.5 mol/L=0.1mol/L，
故答案為：過濾、洗滌；0.5；0.1．

點評：本題考查了電解原理，涉及了電解精煉銅、物質(zhì)的含量的測定的綜合知識，考查角度廣，難度較大，注意根據(jù)氧化鐵計算出的亞鐵離子濃度包括加入鐵和銅離子反應(yīng)生成的亞鐵離子，易被忽落．