Question

【題目】化學選修：化學與技術某研究性學習小組對某廢舊合金(含有Cu、Fe、Si 三種成分)進行分離、回收．其工業(yè)流程如圖：

已知：298K時，Ksp[Cu(OH)2]=2．0×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4．0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]=1．9×10-13，

根據上面流程回答有關問題：

（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ一定都不含有的操作是________

A．過濾 B．洗滌 C．干燥 D．蒸餾

（2）過量的還原劑應是________，溶液a中發(fā)生的反應的離子方程式為________；

（3）若用x mol/L KMnO4溶液處理溶液b，當恰好將溶液中的陽離子完全氧化時消耗KMnO4溶液ymL，則最后所得紅棕色固體C的質量為________g(用含x、y的代數式表示)．

（4）將溶液c調節(jié)pH至2．9-3．2的目的是________；

（5）常溫下，取0．2mol/L的CuCl2溶液，若要使Cu2+開始沉淀，應調節(jié)pH至________；

（6）工業(yè)上由紅棕色固體C制取相應單質常用的方法是________

A．電解法 B．熱還原法 C．熱分解法

（7）用惰性電極電解溶液e制取固體B，所發(fā)生的化學反應方程式為________。

Answer 1

【答案】D 銅粉 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 0.4xy 保證Fe3+沉淀完全而其他金屬陽離子不沉淀 4.5 B CuCl2Cu+Cl2↑

【解析】

（1）通過操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都得到固體和溶液，所用該操作是過濾，過濾是把不溶性固體和溶液分開的操作，所以涉及過濾、洗滌、干燥，故選D；

（2）根據流程最后濾液中含銅，和電解得到B分析，加入過量的還原劑目的是還原過量的氯化鐵，故應加銅，FeCl3具有氧化性與還原劑銅發(fā)生氧化還原反應，離子方程為：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，故答案為銅粉； 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；

（3）溶液b中含亞鐵離子，會被酸性高錳酸鉀氧化成鐵離子，高錳酸鉀被還原為錳離子，反應的離子方程式為MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，

根據關系式計算：

2 MnO4-～10Fe2+～5Fe2O3

2 10 5×160g

0.001xy m

m==0.4xy，故答案為0.4xy；

（4）因Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13，

溶度積常數越小，對應離子越易沉淀，所以沉淀順序為：Fe3+＞Cu2+＞Mn2+，使氯化鐵完全生成氫氧化鐵，故答案為保證Fe3+沉淀完全而其他金屬陽離子不沉淀；

（5）若要使Cu2+開始沉淀，Qc=Ksp，所以c(OH-)==10-9.5mol/L，所以pH=4.5，故答案為4.5；

（6）氧化鐵與還原劑一氧化碳發(fā)生氧化還原反應得到單質鐵，所以用熱還原法，故選B；

（7）溶液e電解陽氯離子放電得到氯氣，陰極銅離子放電得到單質銅，所以電極反應式為：CuCl2Cu+Cl2↑，故答案為CuCl2Cu+Cl2↑。

【點晴】

本題考查了實驗方案的設計，設計實驗基本操作，物質的分離與除雜，離子方程式的書寫，沉淀溶解平衡及電解原理，題目較難，要考慮整個流程，從實驗目的出發(fā)圍繞問題根據化學原理一步步解答。本題的主要流程是這樣的：含有Cu、Fe、Si廢舊合金中的鐵與銅與過量的氯化鐵溶液發(fā)生氧化還反應，得到固體硅和含氯化銅、氯化亞鐵和氯化鐵的混合溶液a，加入過量的還原劑銅粉，得到時氯化亞鐵和氯化銅的混合溶液b，然后向溶液中加入酸性高錳酸鉀將亞鐵離子氧化成鐵離子，得到含錳離子、鐵離子和銅離子的混合溶液中滴加氫氧化鉀調節(jié)溶液的pH使鐵離子完全沉淀，然后過濾得到氫氧化鐵固體，灼燒得到氧化鐵，溶液e電解陽氯離子放電得到氯氣，陰極銅離子放電得到單質銅。