Question

【题目】某研究性学习小组对某废旧合金(含有Cu、Fe、Si 三种成分)进行分离、回收。其工业流程如图：

已知：298K时，Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13，根据上面流程回答有关问题：

(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ一定都不含有的操作是________

A.过滤 B.洗涤 C.干燥 D.蒸馏

(2)过量的还原剂应是________，溶液a中发生的反应的离子方程式为________；

(3)将溶液c调节pH至2.9～3.2的目的是________；

(4)常温下，取2mol/L的CuCl2溶液，若要使Cu2+开始沉淀，应调节pH至________；

(5)工业上由红棕色固体C制取相应单质常用的方法是________。

A.电解法 B.热还原法 C.热分解法

(6)用惰性电极电解溶液e制取固体B，阳极主要发生的电极反应为______________。

Answer 1

【答案】D Cu 使Fe3+完全沉淀，同时避免Cu2+等其他金属阳离子沉淀 4 B

【解析】

废旧合金中含有Fe，Cu和Si三种成分，最终要实现分离和回收；第一步向废旧合金中加过量的FeCl3，Si无法反应，Fe和Cu则会被溶解；因此固体A即未反应的Si，溶液a中则含有Fe2+，Cu2+以及未消耗完的Fe3+；那么第二步中加还原剂则是为了去除Fe3+，为了不引入新的杂质，可能的选择为Fe粉或Cu粉；又因为，溶液e中含有Cu2+，而加入过量的Fe粉会使Cu2+被还原为单质，因此还原剂应选择铜粉；因此固体B即未反应完的铜粉，溶液b中则含有Fe2+，Cu2+；溶液b中加酸性高锰酸钾溶液，可以将Fe2+转变为Fe3+，调节pH值时就可将Fe3+从溶液中沉淀除去，同时又可避免Cu2+在这一步中沉淀；脱除溶液d中的Mn元素后，溶液e中的所有离子仅剩Cu2+，K+和Cl-，再对其进行电解处理即可得到铜单质以及其他产物。

(1)操作Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ都是分离溶液和固体的操作，除过滤外还会涉及洗涤和干燥的步骤；蒸馏是用来分离液体互溶的体系，因此上述操作中一定不涉及蒸馏；

(2)通过分析可知，还原剂应当选择铜粉，利用铜粉将第一步中剩余的Fe3+除去；相关的离子方程式为：；

(3)由题可知，常温下，，，因此同等浓度下溶液中Fe3+先发生沉淀，后续是Cu2+，最后时候Mn2+，因此调节pH值在2.9至3.2，目的是使Fe3+沉淀完全的同时避免Cu2+等其他金属离子发生沉淀；

(4)由题可知，常温下，铜离子浓度为2mol/L时，若要开始生成Cu(OH)2沉淀，OH-的浓度至少为10-10mol/L，即pH至少为4；

(5)通过分析可知，红棕色固体C即为Fe2O3，由其获取Fe单质，采用的是热还原法；

(6)溶液中含有Cl-，因此惰性电极电解该溶液时，阳极发生的是Cl-的氧化反应，电极反应为：。