Question

如图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金的各成分（含有Cu、Fe、Si三种成分）进行分离、回收再利用的工业流程，通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物．

已知：298K时，Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，Ksp[Mn（OH）₂]=1.9×10^-13，根据上面流程回答有关问题：
（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是______．
（2）加入过量FeCl₃溶液过程中可能涉及的化学方程式：______．
（3）过量的还原剂应是______．
（4）①向溶液b中加入酸性KMnO₄溶液发生反应的离子方程式为______．
②若用Xmol/LKMnO₄溶液处理溶液b，当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO₄溶液Y mL，则最后所得红棕色固体C的质量为______g（用含X、Y的代数式表示）．
（5）常温下，若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等，向溶液c中逐滴加入KOH溶液，则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为：______．（填金属阳离子）
（6）最后一步电解若用惰性电极电解一段时间后，析出固体B的质量为Zg，同时测得阴阳两极收集到的气体体积相等，则标况下阳极生成的最后一种气体体积为______L（用含Z的代数式表示）；该电极的反应式为______．

Answer 1

（1）通过操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都得到固体和溶液，所用该操作是过滤，过滤是把不溶性固体和溶液分开的操作，
故答案为：过滤；
（2）FeCl₃具有氧化性，会把铁、铜氧化，反应方程式为：2FeCl₃+Fe=3FeCl₂、2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，
故答案为：FeCl₃+Fe=3FeCl₂、2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂；
（3）根据流程最后滤液中含铜，加入过量的还原剂目的是还原过量的氯化铁，故应加铜，故答案为：铜粉；
（4）①溶液b中含亚铁离子，会被酸性高锰酸钾氧化成铁离子，高锰酸钾被还原为锰离子，反应的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
②根据关系式计算：
2 MnO₄^-～10Fe²⁺～5Fe₂O₃
2105×160g
0.001XYm
m=

0.001XY×5×160g

2

=0.4XY，
故答案为：0.4XY；
（5）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，
溶度积常数越小，对应离子越易沉淀，故沉淀顺序为：Fe³⁺＞Cu²⁺＞Mn²⁺，
故答案为：Fe³⁺＞Cu²⁺＞Mn²⁺；
（6）由流程可知，电解氯化铜得到铜和氯气，生成Zg 铜转移电子数为：

Zg

64g/mol

×2=

Z

32

mol，生成氯气：

Z

64

mol，要使两极得到气体体积相同，则还要电解水，设电解水的物质的量为x，根据反应式：2H₂O

通电 .

H₂↑+O₂↑可知，生成xmol氢气和0.5xmol氧气，根据两极气体体积相等可列出方程：

Z

64

mol+0.5xmol=xmol，解得x=

Z

32

，故生成氧气的物质的量为：

Z

64

mol，标况下体积为：

Z

64

mol×22.4L/mol=

22.4Z

64

L，生成氧气的电极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+4H₂O，
故答案为：

22.4Z

64

；4OH^--4e^-=O₂↑+4H₂O．