Question

如圖是某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的對(duì)一種廢舊合金的各成分（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(guò)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(wèn)題：
（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是

 

．
（2）加入過(guò)量FeCl₃溶液過(guò)程中可能涉及的化學(xué)方程式：

 

．
（3）過(guò)量的還原劑應(yīng)是

 

．
（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X mol/L KMnO₄溶液處理溶液b，當(dāng)恰好將溶液中的陽(yáng)離子完全氧化時(shí)消耗KMnO₄溶液Y mL，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(yáng)離子濃度相等，向溶液c中逐滴加入KOH溶液，則三種金屬陽(yáng)離子沉淀的先后順序?yàn)椋?!--BA-->

 

．（填金屬陽(yáng)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Z g，同時(shí)測(cè)得陰陽(yáng)兩極收集到的氣體體積相等，則標(biāo)況下陽(yáng)極生成的最后一種氣體體積為

 

L（用含Z的代數(shù)式表示）；該電極的反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分離得到的物質(zhì)來(lái)判斷；
（2）FeCl₃具有氧化性，會(huì)把鐵、銅氧化；
（3）根據(jù)流程最后濾液中含銅，加入過(guò)量的還原劑目的是還原過(guò)量的氯化鐵；
（4）①溶液b中含亞鐵離子，會(huì)被酸性高錳酸鉀氧化；
②根據(jù)關(guān)系式和原子守恒可計(jì)算出C（Fe₂O₃）的質(zhì)量；
（5）根據(jù)溶度積常數(shù)大小判斷沉淀先后順序；
（6）由流程可知，電解氯化銅得到銅和氯氣，生成Zg 銅轉(zhuǎn)移電子數(shù)為：

Zg

64g/mol

×2，生成氯氣：

Z

64

mol，要使兩極得到氣體體積相同，則還要電解水，設(shè)電解水的物質(zhì)的量為x，根據(jù)反應(yīng)式：2H₂O

通電  .

H₂↑+O₂↑可知，生成xmol氫氣和0.5xmol氧氣，根據(jù)兩極氣體體積相等可列出方程，寫出陽(yáng)極電極反應(yīng)式．

解答：解：（1）通過(guò)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都得到固體和溶液，所用該操作是過(guò)濾，過(guò)濾是把不溶性固體和溶液分開(kāi)的操作，
故答案為：過(guò)濾；
（2）FeCl₃具有氧化性，會(huì)把鐵、銅氧化，反應(yīng)方程式為：2FeCl₃+Fe=3FeCl₂、2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，
故答案為：FeCl₃+Fe=3FeCl₂、2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂；
（3）根據(jù)流程最后濾液中含銅，加入過(guò)量的還原劑目的是還原過(guò)量的氯化鐵，故應(yīng)加銅，故答案為：銅粉；
（4）①溶液b中含亞鐵離子，會(huì)被酸性高錳酸鉀氧化成鐵離子，高錳酸鉀被還原為錳離子，反應(yīng)的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
②根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：
  2 MnO₄^-～10Fe²⁺～5Fe₂O₃
    2     10     5×160g
  0.001XY          m
m=

0.001XY×5×160g

2

=0.4XY，
故答案為：0.4XY；
（5）因Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，Ksp[Mn（OH）₂]=1.9×10^-13，
溶度積常數(shù)越小，對(duì)應(yīng)離子越易沉淀，故沉淀順序?yàn)椋篎e³⁺＞Cu²⁺＞Mn²⁺，
故答案為：Fe³⁺＞Cu²⁺＞Mn²⁺；
（6）由流程可知，電解氯化銅得到銅和氯氣，生成Zg 銅轉(zhuǎn)移電子數(shù)為：

Zg

64g/mol

×2=

Z

32

mol，生成氯氣：

Z

64

mol，要使兩極得到氣體體積相同，則還要電解水，設(shè)電解水的物質(zhì)的量為x，根據(jù)反應(yīng)式：2H₂O

通電  .

H₂↑+O₂↑可知，生成xmol氫氣和0.5xmol氧氣，根據(jù)兩極氣體體積相等可列出方程：

Z

64

mol+0.5xmol=xmol，解得x=

Z

32

，故生成氧氣的物質(zhì)的量為：

Z

64

mol，標(biāo)況下體積為：

Z

64

mol×22.4L/mol=

22.4Z

64

L，生成氧氣的電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=O₂↑+4H₂O，
故答案為：

22.4Z

64

；4OH^--4e^-=O₂↑+4H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)基本操作，物質(zhì)的分離與除雜，離子方程式的書(shū)寫，沉淀溶解平衡及電解原理，題目較難，要考慮整個(gè)流程，從實(shí)驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā)圍繞問(wèn)題根據(jù)化學(xué)原理一步步解答．