题目内容

为了从含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的废液中回收Cu,某研究性学习小组的同学们设计了两种方案:

方案1:向废液中加入过量的铁粉,充分反应后,过滤。在所得滤渣中加入足量的盐酸,充分反应后,再过滤即得到铜。方案1中涉及的四种阳离子的氧化性由强到弱的顺序为:______________________;过滤操作时,需要用到的玻璃仪器是:____________________。

方案2:在废液中加入适量盐酸调节溶液的pH=1,用铜和石墨作电极进行电解。当观察到阴极上有少量气泡产生时,即停止电解,这时要回收的Cu已全部析出。方案2中铜作___________极,所发生的电极反应为(若有多个电极反应,请按照反应发生的先后顺序全部写出):_____________________;另一电极所发生的电极反应为:____________________。

方案2在电极上直接回收到铜,操作上比方案1简便,但方案2也有不足之处,主要表现为:____________________________________________。

方案1:Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+  漏斗、烧杯、玻璃棒

方案2:阴  2Fe3++2e-====2Fe2+;Cu2++2e-====Cu;2H++2e-====H2↑

2Cl--2e-====Cl2↑

①有污染性气体Cl2产生,②使用了电解装置,成本较高等(有①即可)

解析:方案1,由2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+知氧化性Fe3+>Cu2+,由Cu2++Fe====Cu+Fe2+知氧化性Cu2+>Fe2+,由2H++Fe====H2↑+Fe2+知氧化性H+>Fe2+,由Cu位于金属活动性顺序表中氢的后面知氧化性Cu2+>H+,则氧化性Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+。

方案2,基于还原生成的铜就沉淀在阴极上的现象,应以铜为阴极。阳离子按氧化性由强到弱的顺序依次在阴极上放电,相应电极反应式为:2Fe3++2e-====2Fe2+,Cu2++2e-====Cu,2H++2e-====H2↑。另一电极为阳极,电极反应式为2Cl-====Cl2↑+2e-。从经济、生态环保、安全等角度对比和评价两方案的优劣。

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