Question

（8分）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                   ；
步驟二：電解完成后，該小組同學(xué)按以下流程對電解液進行處理：

（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：             。
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：                                      
（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         mol·L^-1

Answer 1

步驟一： Cu²⁺+2e ＝ Cu  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)2平衡向右移動，則金溶于王水中。　0.1

試題分析：步驟一：電解精制銅。電解精煉銅時，以粗銅作陽極，以精銅作陰極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極發(fā)生還原反應(yīng): Cu²⁺ +2e^-=" Cu." （1）步驟二.粗銅中含有少量的鋅、鐵、銀、金等金屬.在銅在陽極被氧化為銅離子時，比銅活潑的鋅、鐵也被氧化成離子進入溶液。Zn-2e^-=Zn²⁺；Fe-2e^-=Fe²⁺。比銅弱的銀、金則以固體的形式存在陽極的下面沉淀中。俗稱陽極泥。稀硝酸和銀反應(yīng)的離子方程式：3Ag + 4H⁺ + NO₃^- ＝ 3Ag⁺ + NO ↑+ 2H₂O。金能夠被王水溶解原因是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)2平衡向右移動，則金溶于王水中。（2）由（1）的分析知：在100ml的濾液中含有Cu²⁺、Fe²⁺ Zn²⁺。當(dāng)向其中加入足量的Fe粉時發(fā)生反應(yīng)：Fe+Cu²⁺=" Cu" +Fe²⁺。得到的固體中含有過量的Fe和反應(yīng)產(chǎn)生的Cu。經(jīng)過酸浸時Fe與酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe²⁺進入溶液中，剩余不反應(yīng)的Cu單質(zhì)。3.2g固體就是Cu的質(zhì)量。n(Cu)="3.2g÷64g/mol=0.05mol." 在100ml的溶液中加入足量的Fe粉過濾得到的含有Fe²⁺和Zn^2+。當(dāng)向其中加入足量的氫氧化鈉溶液時發(fā)生反應(yīng)：Zn²⁺+4OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O; Fe²⁺2OH ^-=Fe(OH)₂↓.沉淀為Fe(OH)₂。沉淀經(jīng)洗滌、烘干在空氣中充分灼燒發(fā)生反應(yīng)：4 Fe(OH)₂+O₂+2H₂O="4" Fe(OH)₃, 2Fe(OH)₃ Fe₂O₃+3H₂O.最后得到的固體為Fe₂O₃，質(zhì)量為4.8g.n(Fe₂O₃)=4.8g÷160g/mol=0.03mol.所以n(Fe)="2" n(Fe₂O₃)=0.06mol.在Fe+Cu²⁺=" Cu" +Fe²⁺中由于n(Cu)= 0.05mol,所以發(fā)生該反應(yīng)產(chǎn)生的Fe²⁺的物質(zhì)的量為0.05mol。因此原溶液中含有的Fe²⁺的物質(zhì)的量為：0.06mol-0.05mol=0.01mol.故100ml濾液中Fe²⁺的濃度為：C=n÷V=0.01mol÷0.1L=0.1mol/L.