题目内容

下图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金各成分(含有Cu、Fe、Si 三种成分)进行分离、回收再利用的工业流程,通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物。

已知:298K时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,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指的是      。
(2)加入过量FeCl3溶液过程中可能涉及的化学方程式:                 。
(3)过量的还原剂应是       ,溶液b中所含的金属阳离子有        。
(4)①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式为                   。
②若用Xmol/LKMnO4溶液处理溶液b,当恰好反应时消耗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)。
(5)常温下,若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等,向溶液c中逐滴加入KOH溶液,则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为:   >   >   。(填金属阳离子)
(6)最后一步电解若用惰性电极电解一段时间后,析出固体B的质量为Zg,同时测得阴阳两极收集到的气体体积相等,则标况下阳极生成的最后一种气体体积为     L(用含Z的代数式表示)。

(1)过滤(1分)
(2)2FeCl3 +Fe = 3FeCl2(2分), 2FeCl3 + Cu= 2FeCl2 +CuCl2(2分)
(3)Cu粉(1分)   Cu2+,Fe2+ (1分)
(4)①MnO4- + 5Fe2+ + 8H+= Mn2++ 5Fe3++4H2O(2分) ②0.4XY(2分)
(5)Fe3+>Cu2+>Mn2+(1分)
(6)22.4Z/64 (2分)

解析试题分析:(1)由流程可知操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是过滤;
(2)加入过量FeCl3溶液时的反应为:2FeCl3 +Fe = 3FeCl2, 2FeCl3 + Cu= 2FeCl2 +CuCl2。
(3)加入过量的铜粉可将过量的FeCl3 还原为Fe2+,则溶液b中的金属阳离子为Cu2+,Fe2+ 。
(4)①中反应的离子方程式为MnO4- + 5Fe2+ + 8H+= Mn2++ 5Fe3++4H2O结合方程式可计算得红棕色的Fe2O3为0.4XY g。
(5)因为298K时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,且溶液c中金属阳离子浓度相等,计算得三种阳离子沉淀的先后顺序为Fe3+>Cu2+>Mn2+。
(6)以惰性电极电解溶液阴极反应式为Cu2++2e-=Cu  H++2e-=H2↑,阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑ , 4OH--4e-=O2↑+2H2O,假设氢气、氯气、氧气的物质的量分别为a、x、y,转移电子分别为2a、2x、4y,
因为两极收集的气体相等,则a=x+y ①;由得失电子守恒的2a+(Z/64)×2=2x+4y ②;②-①×2得y=Z/64,即可求得标况的体积为22.4Z/64。
考点:元素化合物知识、离子方程式、电解原理。

练习册系列答案
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