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。其工业流程如下：

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）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ymL，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)。

（4）将溶液c调节pH至2.9-3.2的目的是______________________________。

（5）常温下，取0.2mol/L的CuCl2溶液，若要使Cu2+开始沉淀，应调节pH至___________。

（6）用惰性电极电解溶液e制取固体B，所发生的化学反应方程式为___________________________。

Answer 1

【答案】 D Cu或铜 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 0.4xy 保证Fe Fe3+沉淀完全而其他金属阳离子不沉淀 4.5 CuCl2Cu+ Cl2↑

【解析】（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都是将不溶固体与液体分离，所以都有过滤、洗涤、干燥的操作，则不可能存在蒸馏操作，蒸馏是分离互溶液体的操作，答案选D；（2）过量的氯化铁溶液与合金中的Cu、Fe反应生成氯化亚铁和氯化铜，同时溶液中还存在过量的氯化铁，根据流程图可知固体B可由溶液e得到，所以B为Cu，则过量的还原剂是铜或Cu；溶液a中发生的离子方程式是2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；（3）溶液b为氯化亚铁和氯化铜的混合液，若用x mol/L KMnO4溶液处理溶液b，则高锰酸钾与亚铁离子发生氧化还原反应，亚铁离子被氧化为铁离子，高锰酸根离子被还原为锰离子，当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO4溶液ymL，根据得失电子守恒，则亚铁离子的物质的量是xy×10-3×5mol，生成的红棕色固体为Fe2O3，则该固体的质量是xy×10-3××160g/mol=0.4xyg；（4）根据沉淀的溶度积的数值，氢氧化铁的溶度积最小，所以溶液pH调节至2.9-3.2的目的是保证Fe3+沉淀完全而其他金属阳离子不沉淀；（5）常温下，取0.2mol/L的CuCl2溶液，则铜离子的浓度是0.2mol/L，若要使Cu2+开始沉淀，则c(Cu2+)c2 (OH-)= Ksp[Cu(OH)2]，所以c(OH-)=10-9.5mol/L，则pH=4.5，所以将溶液调节至4.5时铜离子开始沉淀；（6）溶液e中含有氯化铜，钾离子的放电能力较铜离子弱，则用惰性电极电解氯化铜时，电解的实质是电解溶质氯化铜，所以反应方程式是CuCl2Cu+Cl2↑。

点晴：本题考查了实验方案的设计，设计实验基本操作，物质的分离与除杂，离子方程式的书写，沉淀溶解平衡及电解原理，题目较难，要考虑整个流程，从实验目的出发围绕问题根据化学原理一步步解答。本题的主要流程是这样的：含有Cu、Fe、Si废旧合金中的铁与铜与过量的氯化铁溶液发生氧化还反应，得到固体硅和含氯化铜、氯化亚铁和氯化铁的混合溶液a，加入过量的还原剂铜粉，得到时氯化亚铁和氯化铜的混合溶液b，然后向溶液中加入酸性高锰酸钾将亚铁离子氧化成铁离子，得到含锰离子、铁离子和铜离子的混合溶液中滴加氢氧化钾调节溶液的pH使铁离子完全沉淀，然后过滤得到氢氧化铁固体，灼烧得到氧化铁，溶液e电解阳氯离子放电得到氯气，阴极铜离子放电得到单质铜。