Question

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：             、               ；100 mL滤液中Cu²⁺的浓度为             mol/l，Fe²⁺的浓度为            mol/l。

Answer 1

【答案】（1）正  Cu²⁺+2e^-＝Cu  变小  （2） ① 3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO+2H₂O ② 过滤  洗涤  0.5   0.1

【解析】

试题分析：（1）电解时，粗铜应与电源的正极极相连，作阳极；阴极上铜离子得到电子，电极反应式为Cu²⁺+2e^-＝Cu；由于阳极粗铜中还有活泼的金属失去电子，而阴极上始终是溶液中的铜离子放电，因此电解过程中，硫酸铜的浓度会变小；

（2）①金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水，即3Ag+4H⁺+NO₃^-＝3Ag⁺+NO↑+2H₂O；

②100mL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，所得固体是铁与铜的混合物。酸浸后铁溶解，要得到金属铜，需要进行的操作是过滤、洗涤、干燥、称量，所以生成的3.2g金属是Cu，物质的量是3.2g÷64g/mol＝0.05mol，所以铜离子的浓度c＝0.05mol÷0.1L＝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，物质的量是4.8g÷160g/mol＝0.03mol。根据原子守恒，亚铁离子的物质的量是：0.03mol×2＝0.06mol。其中与铜离子反应的铁的物质的量是0.05mol，生成亚铁离子的物质的量是0.05mol，所以原溶液中亚铁离子的物质的量是0.06mol－0.05mol＝0.01mol，浓度c＝0.01mol÷0.1L＝0.1mol/L。

考点：考查电解精炼铜以及物质的含量测定的实验方案设计