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:
Ⅰ.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,硫酸铜的浓度会变小,原因是锌,铁与硫酸铜发生置换反应.
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:
Ⅱ.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化学方程式:______
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极其重要的信息:
序号 | 反应 | 平衡常数 |
① | Au+6HNO3(浓)⇌Au(NO3)3+3NO2+3H2O | <<1 |
② | Au3++4Cl-⇌AuCl4- | >>1 |
(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:
Ⅳ.则100mL滤液中Cu2+ 的浓度为______mol•L-1,
Ⅴ.则100mL滤液中Fe2+的浓度为______mol•L-1.
Ⅰ、在电解精炼铜时,阳极反应是金属锌、铁、镍等先失电子,阴极上是铜离子得电子产生铜,精铜做阴极,粗铜作阳极,故答案为:正;Cu2++2e=Cu;
金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水,即3Ag+4H++NO3-=3Ag++NO↑+2H2O,故答案为:3Ag+4H++NO3-=3Ag++NO↑+2H2O;
Ⅲ、根据表中的信息,Au+6HNO3(浓)=Au(NO3)3+3NO2↑+3H2O,并且Au3++4Cl-=AuCl4-,在王水中,含有浓硝酸和浓盐酸,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2平衡向右移动,则金溶于王水中,故答案为: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②平衡向右移动,则金溶于王水中;
(2)Ⅳ、100mL的滤液中含有亚铁离子、铜离子、锌离子,当加入足量的金属Fe以后,会将金属铜全部置换出来,所以生成的3.2g金属是Cu,所以铜离子的浓度c=
=n V
=0.5 mol/L,故答案为:0.5;0.05mol 0.1L
Ⅴ、亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁,在空气中更易被氧化为氢氧化铁,受热分解生成的氧化铁的质量是4.8g,根据原子守恒,亚铁离子的物质的量是:
×2=0.06mol,所以亚铁离子的浓度c=4.8g 160g/mol
=n V
=0.6mol/L,故答案为;0.6.0.06mol 0.1L