题目内容

已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质(与酸不不反应).某化学兴趣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.
步骤一:电解精制:

请回答以下问题:
电解时,粗铜应与电源的
极相连.阴极上的电极反应式为
Cu2++2e═Cu
Cu2++2e═Cu
.电解过程中,硫酸铜的浓度会
变小
变小
(选填:变大、不变、变小).
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,请你写出该步反应的离子方程式:
3Ag+4H++NO3-═3Ag++NO↑+2H2O
3Ag+4H++NO3-═3Ag++NO↑+2H2O

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知识,以下是他们获取的一些信息:
序号 反应 平衡常数
1 Au+6HNO3(浓)═Au(NO33+3NO2↑+3H2O <<1
2 Au3++4Cl-═AuCl4- >>1
从中可知,金很难与硝酸反应,但却可溶于王水(浓硝酸与盐酸按体积比1:3的混合物),请你简要解释金能够溶于王水的原因:
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1平衡向右移动,则金溶于王水中
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1平衡向右移动,则金溶于王水中

(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
0.5
0.5
mol?L-1,Fe2+的浓度为
0.1
0.1
mol?L-1
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;根据锌、铁与硫酸铜发生置换反应分析;
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,电解反应为:Cu2++2e═Cu,精铜做阴极,粗铜作阳极;硫酸铜的浓度会变小,原因是锌、铁与硫酸铜发生置换反应;
故答案为:正;Cu2++2e═Cu;变小;
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,反应的离子方程式为:3Ag+4H++NO3-═3Ag++NO↑+2H2O;根据表中的信息,Au+6HNO3(浓)═Au(NO33+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1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
=
3.2
64
0.1
mol/L=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,所以加入铁粉后的滤液中亚铁离子的浓度c=
n
V
=
0.06mol
0.1L
=0.6mol/L,由于加入了铁粉,铁与溶液中的铁离子反应生成了亚铁离子,所以100mL滤液中亚铁离子的浓度为:0.6mol/L-0.5 mol/L=0.1mol/L,
故答案为:0.5;0.1.
点评:本题考查了电解原理,涉及了电解精炼铜、化学平衡移动原理以及物质的含量的测定的综合知识,考查角度广,难度较大.
练习册系列答案
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已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质(与酸不不反应).某化学兴趣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.
步骤一:电解精制:
请回答以下问题:
Ⅰ.电解时,粗铜应与电源的
极相连.阴极上的电极反应式为
Cu2++2e=Cu
Cu2++2e=Cu

电解过程中,硫酸铜的浓度会变小,原因是锌,铁与硫酸铜发生置换反应.
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:
Ⅱ.稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液,请你写出该步反应的化学方程式:
3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑+2H2O
3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑+2H2O

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知识,以下是他们获取的一些极其重要的信息:
序号 反应 平衡常数
Au+6HNO3(浓)?Au(NO33+3NO2+3H2O <<1
Au3++4Cl-?AuCl4- >>1
Ⅲ.从平衡常数的大小可知,金很难与硝酸反应,但却可溶于王水(浓硝酸与盐酸按体积比1:3的混合物),请你简要解释金能够溶于王水的原因:
浓盐酸中含有大量的氯离子,Au3+离子和氯离子可以形成稳定的AuCl4-离子,平衡常数很大,进行很完全,反应①中Au3+离子的浓度显著下降,平衡向右移动,则金可以溶于王水中.
浓盐酸中含有大量的氯离子,Au3+离子和氯离子可以形成稳定的AuCl4-离子,平衡常数很大,进行很完全,反应①中Au3+离子的浓度显著下降,平衡向右移动,则金可以溶于王水中.

(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:

Ⅳ.则100mL滤液中Cu2+ 的浓度为
0.5
0.5
mol?L-1
Ⅴ.则100mL滤液中Fe2+的浓度为
0.6
0.6
mol?L-1

(14分)已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质(杂质与酸不反应)。某化学兴趣小组在实验室条件下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。

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        

电解过程中,硫酸铜的浓度会     (选填:变大、不变、变小)。[来源:七彩教育网]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,请你写出该步反应的离子方程式:

                                                               

残渣含有极少量的黄金。为了回收金,他们查阅了有关资料(见下表):

序号

反应

化学平衡常数

1

Au + 6HNO3(浓) Au(NO3)3 + 3NO2↑+ 3H2O

<< 1

2

Au3+ + 4Cl- =  AuCl4-

>>1

从资料中可知,金很难与硝酸反应,但却可溶于王水(浓硝酸与盐酸按体积比1∶3的混合物),请你从化学平衡移动的角度简要解释金能够溶于王水的原因                                 

                                                                   

(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

 

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