Question

【題目】某化學興趣小組對一種廢舊合金(含有Cu、Fe、Si等元素)進行分離、回收再利用，所設計工藝流程如圖。

已知：298K時，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13

回答下列問題：

（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為__，固體B為__(填化學式)。

（2）加入過量FeCl3溶液過程中與較不活潑的金屬反應的離子方程式__。

（3）調節pH至2.9～3.2的目的是分離__(填離子符號)

（4）①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液發生反應的離子方程式為__。

②若用amol/LKMnO4溶液處理溶液b，當恰好反應時消耗KMnO4溶液VmL，所得紅棕色固體C的物質的量為__(用含a、V的代數式表示)

（5）用惰性電極電解時陽極產生標準狀況下的氣體6.72L，陰極得到的電子數為0.8NA，則生成氧氣的物質的量為__mol。

Answer 1

【答案】過濾 Cu 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ Fe3+ 2.5aV×10-3mol 0.1

【解析】

含有Cu、Fe、Si廢舊合金中的鐵與銅與過量的氯化鐵溶液發生氧化還反應，得到固體硅和含氯化銅、氯化亞鐵和氯化鐵的混合溶液a，加入過量的還原劑銅粉，得到氯化亞鐵和氯化銅的混合溶液b，然后向溶液中加入酸性高錳酸鉀將亞鐵離子氧化成鐵離子，得到含錳離子、鐵離子和銅離子的混合溶液，然后滴加氫氧化鉀調節溶液的pH使鐵離子完全沉淀，然后過濾得到氫氧化鐵固體，灼燒得到氧化鐵，溶液e電解時，陽極氯離子放電得到氯氣，氯離子反應完后，水電離的氫氧根離子放電得到氧氣，陰極銅離子放電得到單質銅，銅離子反應完后，水電離的氫離子放電得到氫氣，以此解答該題。

（1）通過操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都得到固體和溶液，過濾是把不溶性固體和溶液分開的操作，所以該操作是過濾；電解含有銅離子的溶液，可在陰極得到銅，故答案為：過濾；Cu；

（2）合金中含有銅，可與氯化鐵反應，加入過量FeCl3溶液過程中與較不活潑的金屬銅反應的離子方程式為：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；

（3）因、、，溶度積常數越小，對應離子越易沉淀，所以Fe3+先沉淀，得到氫氧化鐵，氫氧化鐵在加熱條件下生成紅棕色固體氧化鐵，因此調節pH至2.9～3.2的目的是分離Fe3+；

（4）①溶液b中含亞鐵離子，會被酸性高錳酸鉀氧化成鐵離子，高錳酸鉀被還原為錳離子，根據得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒以及溶液呈酸性可知，反應的離子方程式為：；

②根據方程式以及守恒關系可知：，n(Fe2O3)=2.5n()=V×10-3L×amol/L=2.5aV×10-3mol；

（5）用惰性電極電解時陽極產生標準狀況下的氣體6.72L，物質的量為，陽極分別發生2Cl2e=Cl2↑，4OH4e=O2↑+2H2O，陰極得到的電子數為0.8NA，則陽極轉移電子0.8mol，設生成xmolCl2，ymolO2，則 ，解得x=0.2，y=0.1，故答案為：0.1。