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Fe2＋氧化；

第二步是控制溶液pH，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。

①寫出酸性條件下用H2O2氧化Fe2＋反應(yīng)的離子方程式：                      。

②25 ℃時(shí)，pH=3的溶液中，c(Fe3＋)=___________mol·L－1（已知25 ℃，Ksp[Fe( OH)3]=4.0×10－38）。  

③凈化Ⅰ中第二步可選用CuO實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，用化學(xué)平衡移動(dòng)原理說明其原因：

                                                                   。

（2）用凈化II所得的金屬為電極進(jìn)行電解得精銅，請(qǐng)寫出陰極所發(fā)生的電極反應(yīng)式：______________________________。

（3）為準(zhǔn)確測(cè)定酸浸液中Fe2＋的物質(zhì)的量濃度以確定H2O2的用量，測(cè)定步驟如下：

①取出25.00mL酸浸液，配制成250.0mL溶液。

②滴定：準(zhǔn)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(jìn)行滴定，記錄數(shù)據(jù)，重復(fù)滴定3次，平均消耗KMnO4溶液V mL。(反應(yīng)離子方程式：5Fe2++MnO+10H+=5Fe3++Mn2++5H2O)

③計(jì)算酸浸液中Fe2+的物質(zhì)的量濃度=                    mol/L （只列出算式，不做運(yùn)算）。

Answer 1

【答案】(1) ① H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋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(jié)合Fe3+水解產(chǎn)生的H+，使溶液中H+濃度降低（1分），促進(jìn)Fe3+的水解平衡向生成Fe(OH)3方向移動(dòng)（1分），F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)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(cuò)誤合扣1分，代入數(shù)值不帶單位不扣分，化簡(jiǎn)也給分。）

【解析】

試題分析：雙氧水具有氧化性，因此可以把二價(jià)的鐵氧化成為三價(jià)的鐵即

H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化主要是由于e3+在溶液中存在水解平衡，CuO結(jié)合Fe3+水解產(chǎn)生的H+，使溶液中H+濃度降低，促進(jìn)Fe3+的水解平衡向生成Fe(OH)3方向移動(dòng)，F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。在精煉銅時(shí)，陰極是純銅，陽(yáng)極是粗銅，電解質(zhì)溶液一般選擇硫酸銅，因此陰極的電極反應(yīng)式為Cu2+ +2e－= Cu。高錳酸鉀顯酸性，因此用酸式滴定管來測(cè)量。再由題目提供的反應(yīng)方程式，可知亞鐵離子與錳酸根離子的比例關(guān)系是5；1的關(guān)系，然后列方程就可以求得出Fe2+的物質(zhì)的量濃度為0.4000 V

考點(diǎn)：考查溶解平衡以及精煉銅的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)