Question

下圖是某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的對(duì)一種廢舊合金各成分（含有Cu、Fe、Si 三種成分）進(jìn)行分離、回收再利用的工業(yè)流程，通過該流程將各成分轉(zhuǎn)化為常用的單質(zhì)及化合物。

已知：298K時(shí)，Ksp[Cu(OH)₂]=2．2×10^-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)問題：
（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是      。
（2）加入過量FeCl₃溶液過程中可能涉及的化學(xué)方程式：                 。
（3）過量的還原劑應(yīng)是       ，溶液b中所含的金屬陽離子有        。
（4）①向溶液b中加入酸性KMnO₄溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為                   。
②若用Xmol/LKMnO₄溶液處理溶液b，當(dāng)恰好反應(yīng)時(shí)消耗KMnO₄溶液YmL，則最后所得紅棕色固體C的質(zhì)量為       g（用含X、Y的代數(shù)式表示）。
（5）常溫下,若溶液c中所含的金屬陽離子濃度相等，向溶液c中逐滴加入KOH溶液，則三種金屬陽離子沉淀的先后順序?yàn)椋?u>   ＞   ＞   。(填金屬陽離子)
（6）最后一步電解若用惰性電極電解一段時(shí)間后，析出固體B的質(zhì)量為Zg，同時(shí)測(cè)得陰陽兩極收集到的氣體體積相等，則標(biāo)況下陽極生成的最后一種氣體體積為     L（用含Z的代數(shù)式表示）。

Answer 1

（1）過濾（1分）
（2）2FeCl₃ +Fe = 3FeCl₂（2分）, 2FeCl₃ + Cu= 2FeCl₂ +CuCl₂（2分）
（3）Cu粉（1分）   Cu²⁺,Fe²⁺ （1分）
（4）①M(fèi)nO₄^- + 5Fe²⁺ + 8H⁺= Mn²⁺+ 5Fe³⁺+4H₂O（2分） ②0．4XY（2分）
（5）Fe³⁺＞Cu²⁺＞Mn²⁺（1分）
（6）22．4Z/64 （2分）

解析試題分析：（1）由流程可知操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是過濾；
（2）加入過量FeCl₃溶液時(shí)的反應(yīng)為：2FeCl₃ +Fe = 3FeCl₂, 2FeCl₃ + Cu= 2FeCl₂ +CuCl₂。
（3）加入過量的銅粉可將過量的FeCl₃ 還原為Fe²⁺，則溶液b中的金屬陽離子為Cu²⁺,Fe²⁺ 。
（4）①中反應(yīng)的離子方程式為MnO₄^- + 5Fe²⁺ + 8H⁺= Mn²⁺+ 5Fe³⁺+4H₂O結(jié)合方程式可計(jì)算得紅棕色的Fe₂O₃為0．4XY g。
（5）因?yàn)?98K時(shí)，Ksp[Cu(OH)₂]=2．2×10^-20，Ksp[Fe(OH)₃]=4．0×10^-38，Ksp[Mn(OH)₂]=1．9×10^-13，且溶液c中金屬陽離子濃度相等，計(jì)算得三種陽離子沉淀的先后順序?yàn)镕e³⁺＞Cu²⁺＞Mn²⁺。
（6）以惰性電極電解溶液陰極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu  H⁺+2e^-=H₂↑，陽極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑ , 4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O,假設(shè)氫氣、氯氣、氧氣的物質(zhì)的量分別為a、x、y，轉(zhuǎn)移電子分別為2a、2x、4y，
因?yàn)閮蓸O收集的氣體相等，則a=x+y ①；由得失電子守恒的2a+(Z/64)×2=2x+4y ②;②-①×2得y=Z/64,即可求得標(biāo)況的體積為22．4Z/64。
考點(diǎn)：元素化合物知識(shí)、離子方程式、電解原理。