题目内容
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（含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质）的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定．请回答以下问题．
（1）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”或“变小”）．
（2）电解完成后，该小组同学将电解液过滤后对滤液和阳极泥分别进行处理：
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：
②Cu的回收、滤液成分及含量的测定：以下是该小组设计的一个实验流程．
在上述流程中空格内填上相应的操作： 、 ；
100mL滤液中Cu2+的浓度为 mol/l，Fe2+的浓度为 mol/l．
（1）电解时，粗铜应与电源的
（2）电解完成后，该小组同学将电解液过滤后对滤液和阳极泥分别进行处理：
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：
②Cu的回收、滤液成分及含量的测定：以下是该小组设计的一个实验流程．
在上述流程中空格内填上相应的操作：
100mL滤液中Cu2+的浓度为
考点：探究物质的组成或测量物质的含量
专题：
分析：（1）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；根据电解精炼铜时，阳极和阴极所发生的反应来回答；
（2）电解滤液中含亚铁离子、锌离子和铜离子，加入足量铁粉，铁和铜离子发生反应：Fe+Cu2+═Fe2++Cu，酸浸后除去过量的铁，过滤洗涤、干燥得到铜，故3.2g为铜的质量，据此可求出滤液中铜离子浓度；过滤后得滤液加入足量氢氧化钠，亚铁离子沉淀，锌形成偏锌酸根离子，氢氧化亚铁不稳定，在空气中被氧化成氢氧化铁沉淀，灼烧得到氧化铁，故4.8为氧化铁的质量，据此求出氧化铁的物质的量，进而求出原滤液中亚铁离子浓度．
①金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水；
②将固体不溶物与液体分离的操作是过滤、洗涤；根据化学反应原理结合原子守恒的思想来计算回答．
（2）电解滤液中含亚铁离子、锌离子和铜离子，加入足量铁粉，铁和铜离子发生反应：Fe+Cu2+═Fe2++Cu，酸浸后除去过量的铁，过滤洗涤、干燥得到铜，故3.2g为铜的质量，据此可求出滤液中铜离子浓度；过滤后得滤液加入足量氢氧化钠，亚铁离子沉淀，锌形成偏锌酸根离子，氢氧化亚铁不稳定，在空气中被氧化成氢氧化铁沉淀，灼烧得到氧化铁，故4.8为氧化铁的质量，据此求出氧化铁的物质的量，进而求出原滤液中亚铁离子浓度．
①金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水；
②将固体不溶物与液体分离的操作是过滤、洗涤；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：（1）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，在电解精炼铜时，阳极反应是金属锌、铁、镍等先失电子，而此时阴极上是铜离子已经得电子，即铜离子已经减小了而还未在阳极上产生铜离子，故答案为：正；Cu2++2e═Cu；变小；
（2）①电解精炼铜时，金和银在阳极形成阳极泥，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；
故答案为：3Ag+4H++NO3-═3Ag++NO↑+2H2O；
②通过过滤操作，将铜单质从溶液中分离，洗涤除去表面可溶性物质，晾干、称重得铜的质量；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=
=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，铁与溶液中的铜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：过滤、洗涤；0.5；0.1．
（2）①电解精炼铜时，金和银在阳极形成阳极泥，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；
故答案为：3Ag+4H++NO3-═3Ag++NO↑+2H2O；
②通过过滤操作，将铜单质从溶液中分离，洗涤除去表面可溶性物质，晾干、称重得铜的质量；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=
| ||
| 0.1L |
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 |
| 0.06mol |
| 0.1L |
故答案为：过滤、洗涤；0.5；0.1．
点评：本题考查了电解原理，涉及了电解精炼铜、物质的含量的测定的综合知识，考查角度广，难度较大，注意根据氧化铁计算出的亚铁离子浓度包括加入铁和铜离子反应生成的亚铁离子，易被忽落．
练习册系列答案
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有图中所示转化关系（无机产物略）：
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