Question

16．已知粗銅中含有少量的鋅、鐵、銀、金等金屬和少量礦物雜質(zhì)（與酸不反應(yīng)）．某化學(xué)興趣小組在實驗室條件下用以硫酸銅溶液為電解液，用電解的方法實現(xiàn)了粗銅的提純，并對陽極泥和電解液中金屬進(jìn)行回收和含量測定．
步驟一：電解精制：
請回答以下問題：
電解時，陰極上的電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e=Cu；
步驟二：電解完成后，該小組同學(xué)按以下流程對電解液進(jìn)行處理：

（1）陽極泥的綜合利用：
稀硝酸處理陽極泥得到硝酸銀稀溶液，請你寫出該步反應(yīng)的離子方程式：3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O．
殘渣含有極少量的黃金，如何回收金，他們查閱了有關(guān)資料，了解到了一些有關(guān)金的知識，以下是他們獲取的一些信息：

序號	反應(yīng)	平衡常數(shù)
1	Au+6HNO3（濃）═Au（NO3）3+3NO2↑+3H2O	＜＜1
2	Au3++4Cl-═AuCl4-	＞＞1

從中可知，金很難與硝酸反應(yīng)，但卻可溶于王水（濃硝酸與鹽酸按體積比1：3的混合物），請你簡要解釋金能夠溶于王水的原因：濃鹽酸含有大量氯離子，Au³⁺離子與氯離子形成穩(wěn)定的AuCl₄^-離子，使反應(yīng)1平衡向右移動，則金溶于王水中
（2）濾液含量的測定：
以下是該小組探究濾液的一個實驗流程：

則100ml濾液中Fe²⁺的濃度為0.1mol•L^-1．

Answer 1

分析 步驟一、電解精煉銅時，精銅做陰極，粗銅作陽極，陰極上是銅離子得電子；
步驟二、（1）金屬銀可以和硝酸反應(yīng)得到硝酸銀以及水和一氧化氮；金離子可以和氯離子之間發(fā)生反應(yīng)，形成穩(wěn)定的AuCl₄^-離子，可以根據(jù)化學(xué)平衡移動原理來解釋；
（2）根據(jù)100mL的濾液中含有亞鐵離子、銅離子、鋅離子，當(dāng)加入足量的金屬Fe以后，會將金屬銅全部置換出來，所以生成的3.2g金屬是Cu，則由Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；過濾后的濾液為亞鐵離子和鋅離子溶液，再加足量的氫氧化鈉溶液，鋅離子生成配合物離子，亞鐵離子生成氫氧化亞鐵沉淀，在空氣中更易被氧化為氫氧化鐵，受熱分解生成氧化鐵，所以最后4.8g即為氧化鐵質(zhì)量，據(jù)此計算．

解答 解：步驟一、在電解精煉銅時，陽極反應(yīng)是金屬鋅、鐵、鎳等先失電子，陰極上是銅離子得電子產(chǎn)生銅，電極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e=Cu，故答案為：Cu²⁺+2e=Cu；
步驟二、（1）金屬銀可以和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銀、一氧化氮和水，反應(yīng)離子方程式為：3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O；
根據(jù)表中的信息，Au+6HNO₃（濃）=Au（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O，并且Au³⁺+4Cl^-=AuCl₄^-，在王水中，含有濃硝酸和濃鹽酸，濃鹽酸含有大量氯離子，Au³⁺離子與氯離子形成穩(wěn)定的AuCl₄^-離子，使反應(yīng)1平衡向右移動，則金溶于王水中；
故答案為：3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O；濃鹽酸含有大量氯離子，Au³⁺離子與氯離子形成穩(wěn)定的AuCl₄^-離子，使反應(yīng)1平衡向右移動，則金溶于王水中；
（2）100mL的濾液中含有亞鐵離子、銅離子、鋅離子，當(dāng)加入足量的金屬Fe以后，會將金屬銅全部置換出來，所以生成的3.2g金屬是Cu，則由Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，所以與銅反應(yīng)生成的亞鐵離子為$\frac{3.2}{64}$=0.05mol；
過濾后的濾液為亞鐵離子和鋅離子溶液，再加足量的氫氧化鈉溶液，鋅離子生成配合物離子，亞鐵離子生成氫氧化亞鐵沉淀，在空氣中更易被氧化為氫氧化鐵，受熱分解生成氧化鐵，所以最后4.8g即為氧化鐵質(zhì)量，根據(jù)原子守恒，亞鐵離子的物質(zhì)的量是：$\frac{4.8g}{160g/mol}$×2=0.06mol，所以加入鐵粉前的濾液中亞鐵離子的物質(zhì)的量為：0.06-0.05=0.01mol，100mL濾液中亞鐵離子的濃度為c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，故答案為：0.1．

點評 本題涉及有關(guān)電解精煉銅、化學(xué)平衡移動原理以及物質(zhì)的含量的測定的綜合知識，考查角度廣，難度較大．