Question

（10分）已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不不反应）。某化学兴趣小组在实验室条件下用以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。

步骤一：电解精制：    

请回答以下问题：

电解时，粗铜应与电源的      极相连。阴极上的电极反应式为                       

电解过程中，硫酸铜的浓度会            （选填：变大、不变、变小）

步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

（1）阳极泥的综合利用：

稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：                                                                 

残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的知识，以下是他们获取的一些信息：

序号	反应	平衡常数
1	Au + 6HNO3（浓） Au(NO3)3 + 3NO2↑+ 3H2O	<< 1
2	Au^3++ 4Cl^—  AuCl4^—	>>1

从中可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比1∶3的混合物），请你简要解释金能够溶于王水的原因：                                              

（2）滤液含量的测定：以下是该小组探究滤液的一个实验流程：

则100mL滤液中Cu²⁺ 的浓度为             mol·L^-1 ，Fe²⁺的浓度为         mol·L^-1

Answer

步骤一：正；Cu2++2e = Cu；变小

步骤二：（1）3Ag + 4H+ + NO3— = 3Ag+ + NO↑+ 2H2O；浓盐酸含有大量氯离子，Au3+ 离子与氯离子形成稳定的AuCl4—离子，使反应1平衡向右移动，则金溶于王水中。

（2）0.5；0.1

【解析】

试题分析：第一步：精炼铜时，粗放放在电解池的阳极，与电源正极相连，电极反应为：Cu2++2e = Cu。由于粗铜有比铜活泼的杂质金属，所以硫酸铜溶液的浓度会变小。

第二步：（1）硝酸和银反应的离子方程式为：3Ag + 4H+ + NO3— = 3Ag+ + NO↑+ 2H2O。王水能溶解金的原因是浓盐酸含有大量氯离子，Au3+ 离子与氯离子形成稳定的AuCl4—离子，使反应1平衡向右移动，则金溶于王水中。

（2）根据流程图可知得到Cu 3.2g所以Cu2+ 的浓度为，得到Fe2O3 4.8g，因此Fe的物质的量为0.06mol，其中有0.05molFe是置换铜时加入的，所以Fe2+的浓度为。

考点：金属的冶炼