Question

另一化学研究性学习小组在实验室条件下用以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定．已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）．
步骤一：电解精制：电解时，粗铜应与电源的

 

极相连．阴极上的电极反应式为

 

．
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

（1）阳极泥的综合利用：稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请写出该步反应的离子方程式：

 

，残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的信息：

序号	反应	平衡常数
1	Au+6HNO3?Au（NO3）3+3NO2↑+3H20	＜＜1
2	Au3++4Cl-?AuCl4 _	＞＞1

请根据以上信息简要解释溶解阳极泥不用王水的原因

 

．
（2）滤液含量的测定：以下是该小组探究滤液的一个实验流程．
则100mL滤液中Cu²⁺的浓度为

 

mol?L^-1，Fe²⁺的浓度为

 

mol?L^-1．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,电解原理

专题：实验设计题,电化学专题

分析：步骤一：电解精炼铜时，精铜做阴极，粗铜作阳极，阴极上是铜离子得电子；
步骤二：（1）金属银可以和硝酸反应得到硝酸银以及水和一氧化氮；金离子可以和氯离子之间发生反应，形成稳定的AuCl₄^-离子，可以根据化学平衡移动原理来解释；
（2）根据化学反应原理结合原子守恒的思想来计算回答．

解答： 解：步骤一：在电解精炼铜时，阳极反应是金属锌、铁、镍等先失电子，阴极上是铜离子得电子产生铜，精铜做阴极，粗铜作阳极，
故答案为：正；Cu²⁺+2e=Cu；
步骤二：（1）金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水，即3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O；根据表中的信息，Au+6HNO₃（浓）=Au（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O，并且Au³⁺+4Cl^-=AuCl₄^-，在王水中，含有浓硝酸和浓盐酸，浓盐酸含有大量氯离子，Au³⁺离子与氯离子形成稳定的AuCl₄^-离子，使反应2平衡向右移动，则金溶于王水中，故答案为：3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O；浓盐酸含有大量氯离子，Au³⁺离子与氯离子形成稳定的AuCl₄^-离子，使反应2平衡向右移动，则金溶于王水中；
（2）100mL的滤液中含有亚铁离子、铜离子、锌离子，当加入足量的金属Fe以后，会将金属铜全部置换出来，所以生成的3.2g金属是Cu，所以铜离子的浓度c=

n

V

=

0.05mol

0.1L

=0.5 mol/L，亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，在空气中更易被氧化为氢氧化铁，受热分解生成的氧化铁的质量是4.8g，根据原子守恒，亚铁离子的物质的量是：

4.8g

160g/mol

×2=0.06mol，所以亚铁离子的浓度c=

n

V

=

0.06mol

0.1L

=0.6mol/L，故答案为：0.5；0.6．

点评：本题考查有关电解精炼铜、化学平衡移动原理以及物质的含量的测定的综合知识，为高频考点，注意把握实验方法设计与装置的综合分析，题目难度中等．