Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)某廢舊合金(含有Cu、Fe、Si 三種成分)進(jìn)行分離、回收。其工業(yè)流程如圖：

已知：298K時(shí)，Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13，根據(jù)上面流程回答有關(guān)問(wèn)題：

(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ一定都不含有的操作是________

A.過(guò)濾 B.洗滌 C.干燥 D.蒸餾

(2)過(guò)量的還原劑應(yīng)是________，溶液a中發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為________；

(3)將溶液c調(diào)節(jié)pH至2.9～3.2的目的是________；

(4)常溫下，取2mol/L的CuCl2溶液，若要使Cu2+開(kāi)始沉淀，應(yīng)調(diào)節(jié)pH至________；

(5)工業(yè)上由紅棕色固體C制取相應(yīng)單質(zhì)常用的方法是________。

A.電解法 B.熱還原法 C.熱分解法

(6)用惰性電極電解溶液e制取固體B，陽(yáng)極主要發(fā)生的電極反應(yīng)為______________。

Answer 1

【答案】D Cu 使Fe3+完全沉淀，同時(shí)避免Cu2+等其他金屬陽(yáng)離子沉淀 4 B

【解析】

廢舊合金中含有Fe，Cu和Si三種成分，最終要實(shí)現(xiàn)分離和回收；第一步向廢舊合金中加過(guò)量的FeCl3，Si無(wú)法反應(yīng)，Fe和Cu則會(huì)被溶解；因此固體A即未反應(yīng)的Si，溶液a中則含有Fe2+，Cu2+以及未消耗完的Fe3+；那么第二步中加還原劑則是為了去除Fe3+，為了不引入新的雜質(zhì)，可能的選擇為Fe粉或Cu粉；又因?yàn)椋�溶�?/span>e中含有Cu2+，而加入過(guò)量的Fe粉會(huì)使Cu2+被還原為單質(zhì)，因此還原劑應(yīng)選擇銅粉；因此固體B即未反應(yīng)完的銅粉，溶液b中則含有Fe2+，Cu2+；溶液b中加酸性高錳酸鉀溶液，可以將Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>Fe3+，調(diào)節(jié)pH值時(shí)就可將Fe3+從溶液中沉淀除去，同時(shí)又可避免Cu2+在這一步中沉淀；脫除溶液d中的Mn元素后，溶液e中的所有離子僅剩Cu2+，K+和Cl-，再對(duì)其進(jìn)行電解處理即可得到銅單質(zhì)以及其他產(chǎn)物。

(1)操作Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ都是分離溶液和固體的操作，除過(guò)濾外還會(huì)涉及洗滌和干燥的步驟；蒸餾是用來(lái)分離液體互溶的體系，因此上述操作中一定不涉及蒸餾；

(2)通過(guò)分析可知，還原劑應(yīng)當(dāng)選擇銅粉，利用銅粉將第一步中剩余的Fe3+除去；相關(guān)的離子方程式為：；

(3)由題可知，常溫下，，，因此同等濃度下溶液中Fe3+先發(fā)生沉淀，后續(xù)是Cu2+，最后時(shí)候Mn2+，因此調(diào)節(jié)pH值在2.9至3.2，目的是使Fe3+沉淀完全的同時(shí)避免Cu2+等其他金屬離子發(fā)生沉淀；

(4)由題可知，常溫下，銅離子濃度為2mol/L時(shí)，若要開(kāi)始生成Cu(OH)2沉淀，OH-的濃度至少為10-10mol/L，即pH至少為4；

(5)通過(guò)分析可知，紅棕色固體C即為Fe2O3，由其獲取Fe單質(zhì)，采用的是熱還原法；

(6)溶液中含有Cl-，因此惰性電極電解該溶液時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生的是Cl-的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：。