Question

工業(yè)上利用某工廠的廢渣(主要含CuO70%、MgFe₂O₄20%，還含有少量FeO、NiO等氧化物)制取精銅和顏料鐵紅。流程如圖所示。

回答下列問題：
（1）凈化Ⅰ操作分為兩步：
第一步是將溶液中少量的Fe^2＋氧化；
第二步是控制溶液pH，使Fe^3＋轉化為Fe(OH)₃沉淀。
①寫出酸性條件下用H₂O₂氧化Fe^2＋反應的離子方程式：                     。
②25 ℃時，pH=3的溶液中，c(Fe^3＋)=___________mol·L^－1（已知25 ℃，K_sp[Fe( OH)₃]=4.0×10^－38）。  
③凈化Ⅰ中第二步可選用CuO實現(xiàn)轉化，用化學平衡移動原理說明其原因：
                                                                  。
（2）用凈化II所得的金屬為電極進行電解得精銅，請寫出陰極所發(fā)生的電極反應式：______________________________。
（3）為準確測定酸浸液中Fe^2＋的物質的量濃度以確定H₂O₂的用量，測定步驟如下：
①取出25.00mL酸浸液，配制成250.0mL溶液。
②滴定：準確量取25.00mL所配溶液于錐形瓶中，將0.2000mol/LKMnO₄溶液裝入
              （填儀器名稱），進行滴定，記錄數(shù)據(jù)，重復滴定3次，平均消耗KMnO₄溶液V mL。(反應離子方程式：5Fe²⁺+MnO+10H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+5H₂O)
③計算酸浸液中Fe²⁺的物質的量濃度=                   mol/L （只列出算式，不做運算）。

Answer 1

(1) ① H₂O₂＋2Fe^2＋＋2H^＋===2Fe^3＋＋2H₂O（3分）
②4.0×10^－5 （3分,不考慮有效數(shù)字）
③Fe³⁺在溶液中存在水解平衡（1分），CuO結合Fe³⁺水解產(chǎn)生的H⁺，使溶液中H⁺濃度降低（1分），促進Fe³⁺的水解平衡向生成Fe(OH)₃方向移動（1分），F(xiàn)e³⁺轉化為Fe(OH)₃沉淀。（合理即給分）
（2）Cu²⁺ +2e^－= Cu  （2分）
(3)②酸式滴定管 （2分） 
③ 或0.4000 V （2分，單位、有效數(shù)字有錯誤合扣1分，代入數(shù)值不帶單位不扣分，化簡也給分。）

解析試題分析：雙氧水具有氧化性，因此可以把二價的鐵氧化成為三價的鐵即
H₂O₂＋2Fe^2＋＋2H^＋===2Fe^3＋＋2H₂O。又溶解度常數(shù)可得出鐵離子的濃度乘以氫氧根離子濃度的三次方等于4.0×10^－38而氫氧根離子濃度由離子積常數(shù)求得出為10^-11，所以鐵離子的濃度為4.0×10^－5。凈化Ⅰ中第二步可選用CuO實現(xiàn)轉化主要是由于e³⁺在溶液中存在水解平衡，CuO結合Fe³⁺水解產(chǎn)生的H⁺，使溶液中H⁺濃度降低，促進Fe³⁺的水解平衡向生成Fe(OH)₃方向移動，F(xiàn)e³⁺轉化為Fe(OH)₃沉淀。在精煉銅時，陰極是純銅，陽極是粗銅，電解質溶液一般選擇硫酸銅，因此陰極的電極反應式為Cu²⁺ +2e^－= Cu。高錳酸鉀顯酸性，因此用酸式滴定管來測量。再由題目提供的反應方程式，可知亞鐵離子與錳酸根離子的比例關系是5；1的關系，然后列方程就可以求得出Fe²⁺的物質的量濃度為0.4000 V
考點：考查溶解平衡以及精煉銅的相關知識點