题目内容

【题目】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).
(1)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
(2)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+6HNO3Au(NO33+3NO2↑+3H2O

<<1

2

Au3++4ClAuCl4-

>>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 molL1 , Fe2+的浓度为 molL1

【答案】
(1)正;Cu2++2e=Cu
(2)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;0.5;0.1
【解析】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,所以答案是: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(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,所以答案是: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= = =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: ×2=0.06mol,所以加入铁粉后的滤液中亚铁离子的浓度c= = =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,所以答案是:0.5;0.1.

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