Question

【題目】某研究性學習小組對某廢舊合金(含有Cu、Fe、Si 三種成分)進行分離、回收。其工業(yè)流程如圖：

已知：298K時，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)上面流程回答有關問題：

(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ一定都不含有的操作是________

A.過濾 B.洗滌 C.干燥 D.蒸餾

(2)過量的還原劑應是________，溶液a中發(fā)生的反應的離子方程式為________；

(3)將溶液c調節(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+開始沉淀，應調節(jié)pH至________；

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

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，陽極主要發(fā)生的電極反應為______________。

Answer 1

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

【解析】

廢舊合金中含有Fe，Cu和Si三種成分，最終要實現(xiàn)分離和回收；第一步向廢舊合金中加過量的FeCl3，Si無法反應，Fe和Cu則會被溶解；因此固體A即未反應的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，可能的選擇為Fe粉或Cu粉；又因為，溶液e中含有Cu2+，而加入過量的Fe粉會使Cu2+被還原為單質，因此還原劑應選擇銅粉；因此固體B即未反應完的銅粉，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+轉變?yōu)?/span>Fe3+，調節(jié)pH值時就可將Fe3+從溶液中沉淀除去，同時又可避免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-，再對其進行電解處理即可得到銅單質以及其他產(chǎn)物。

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

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

(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+，最后時候Mn2+，因此調節(jié)pH值在2.9至3.2，目的是使Fe3+沉淀完全的同時避免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，若要開始生成Cu(OH)2沉淀，OH-的濃度至少為10-10mol/L，即pH至少為4；

(5)通過分析可知，紅棕色固體C即為Fe2O3，由其獲取Fe單質，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，陽極發(fā)生的是Cl-的氧化反應，電極反應為：。