Question

（10分）已知粗銅中含有少量的鋅、鐵、銀、金等金屬和少量礦物雜質（與酸不不反應）。某化學興趣小組在實驗室條件下用以硫酸銅溶液為電解液，用電解的方法實現了粗銅的提純，并對陽極泥和電解液中金屬進行回收和含量測定。

步驟一：電解精制：    

請回答以下問題：

電解時，粗銅應與電源的      極相連。陰極上的電極反應式為                       

電解過程中，硫酸銅的濃度會            （選填：變大、不變、變小）

步驟二：電解完成后，該小組同學按以下流程對電解液進行處理：

（1）陽極泥的綜合利用：

稀硝酸處理陽極泥得到硝酸銀稀溶液，請你寫出該步反應的離子方程式：                                                                 

殘渣含有極少量的黃金，如何回收金，他們查閱了有關資料，了解到了一些有關金的知識，以下是他們獲取的一些信息：

序號	反應	平衡常數
1	Au + 6HNO3（濃） Au(NO3)3 + 3NO2↑+ 3H2O	<< 1
2	Au3+ + 4Cl—  AuCl4—	>>1

 

從中可知，金很難與硝酸反應，但卻可溶于王水（濃硝酸與鹽酸按體積比1∶3的混合物），請你簡要解釋金能夠溶于王水的原因：                                              

（2）濾液含量的測定：以下是該小組探究濾液的一個實驗流程：

則100mL濾液中Cu²⁺ 的濃度為             mol·L^-1 ，Fe²⁺的濃度為         mol·L^-1

 

Answer 1

【答案】

步驟一：正；Cu²⁺+2e = Cu；變小

步驟二：（1）3Ag + 4H⁺ + NO₃^— = 3Ag⁺ + NO↑+ 2H₂O；濃鹽酸含有大量氯離子，Au³⁺ 離子與氯離子形成穩定的AuCl₄^—離子，使反應1平衡向右移動，則金溶于王水中。

（2）0.5；0.1

【解析】

試題分析：第一步：精煉銅時，粗放放在電解池的陽極，與電源正極相連，電極反應為：Cu²⁺+2e = Cu。由于粗銅有比銅活潑的雜質金屬，所以硫酸銅溶液的濃度會變小。

第二步：（1）硝酸和銀反應的離子方程式為：3Ag + 4H⁺ + NO₃^— = 3Ag⁺ + NO↑+ 2H₂O。王水能溶解金的原因是濃鹽酸含有大量氯離子，Au³⁺ 離子與氯離子形成穩定的AuCl₄^—離子，使反應1平衡向右移動，則金溶于王水中。

（2）根據流程圖可知得到Cu 3.2g所以Cu²⁺ 的濃度為，得到Fe₂O₃ 4.8g，因此Fe的物質的量為0.06mol，其中有0.05molFe是置換銅時加入的，所以Fe²⁺的濃度為。

考點：金屬的冶煉

點評：本題綜合性強，主要考查學生分析問題解決問題的能力。