Question

下图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金各成分（含有Cu、Fe、Si 三种成分）进行分离、回收再利用的工业流程，通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物。

已知：298K时，Ksp[Cu(OH)₂]=2．2×10^-20，Ksp[Fe(OH)₃]=4．0×10^-38，Ksp[Mn(OH)₂]=1．9×10^-13，

根据上面流程回答有关问题：

（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是       。

（2）加入过量FeCl₃溶液过程中可能涉及的化学方程式：                  。

（3）过量的还原剂应是        ，溶液b中所含的金属阳离子有         。

（4）①向溶液b中加入酸性KMnO₄溶液发生反应的离子方程式为                    。

②若用Xmol/LKMnO₄溶液处理溶液b，当恰好反应时消耗KMnO₄溶液YmL，则最后所得红棕色固体C的质量为        g（用含X、Y的代数式表示）。

（5）常温下,若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等，向溶液c中逐滴加入KOH溶液，则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为：    ＞    ＞   。(填金属阳离子)

（6）最后一步电解若用惰性电极电解一段时间后，析出固体B的质量为Zg，同时测得阴阳两极收集到的气体体积相等，则标况下阳极生成的最后一种气体体积为      L（用含Z的代数式表示）。

Answer

（1）过滤（1分）

（2）2FeCl3 +Fe = 3FeCl2（2分）, 2FeCl3 + Cu= 2FeCl2 +CuCl2（2分）

（3）Cu粉（1分） Cu2+,Fe2+ （1分）

（4）①MnO4- + 5Fe2+ + 8H+= Mn2++ 5Fe3++4H2O（2分） ②0．4XY（2分）

（5）Fe3+ ＞Cu2+ ＞Mn2+ （1分）

（6）22．4Z/64 （2分）

【解析】

试题分析：（1）由流程可知操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是过滤；

（2）加入过量FeCl3溶液时的反应为：2FeCl3 +Fe = 3FeCl2, 2FeCl3 + Cu= 2FeCl2 +CuCl2。

（3）加入过量的铜粉可将过量的FeCl3 还原为Fe2+，则溶液b中的金属阳离子为Cu2+,Fe2+ 。

（4）①中反应的离子方程式为MnO4- + 5Fe2+ + 8H+= Mn2++ 5Fe3++4H2O结合方程式可计算得红棕色的Fe2O3为0．4XY g。

（5）因为298K时，Ksp[Cu(OH)2]=2．2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4．0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]=1．9×10-13，且溶液c中金属阳离子浓度相等，计算得三种阳离子沉淀的先后顺序为Fe3+ ＞Cu2+ ＞Mn2+。

（6）以惰性电极电解溶液阴极反应式为Cu2++2e-=Cu H++2e-=H2↑，阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑ , 4OH--4e-=O2↑+2H2O,假设氢气、氯气、氧气的物质的量分别为a、x、y，转移电子分别为2a、2x、4y，

因为两极收集的气体相等，则a=x+y ①；由得失电子守恒的2a+(Z/64)×2=2x+4y ②;②-①×2得y=Z/64,即可求得标况的体积为22．4Z/64。

考点：元素化合物知识、离子方程式、电解原理。