Question

工业上利用某工厂的废渣(主要含CuO70%、MgFe₂O₄20%，还含有少量FeO、NiO等氧化物)制取精铜和颜料铁红。流程如图所示。

回答下列问题：
（1）净化Ⅰ操作分为两步：
第一步是将溶液中少量的Fe^2＋氧化；
第二步是控制溶液pH，使Fe^3＋转化为Fe(OH)₃沉淀。
①写出酸性条件下用H₂O₂氧化Fe^2＋反应的离子方程式：                     。
②25 ℃时，pH=3的溶液中，c(Fe^3＋)=___________mol·L^－1（已知25 ℃，K_sp[Fe( OH)₃]=4.0×10^－38）。  
③净化Ⅰ中第二步可选用CuO实现转化，用化学平衡移动原理说明其原因：
                                                                  。
（2）用净化II所得的金属为电极进行电解得精铜，请写出阴极所发生的电极反应式：______________________________。
（3）为准确测定酸浸液中Fe^2＋的物质的量浓度以确定H₂O₂的用量，测定步骤如下：
①取出25.00mL酸浸液，配制成250.0mL溶液。
②滴定：准确量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中，将0.2000mol/LKMnO₄溶液装入
              （填仪器名称），进行滴定，记录数据，重复滴定3次，平均消耗KMnO₄溶液V mL。(反应离子方程式：5Fe²⁺+MnO+10H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+5H₂O)
③计算酸浸液中Fe²⁺的物质的量浓度=                   mol/L （只列出算式，不做运算）。

Answer 1

(1) ① H₂O₂＋2Fe^2＋＋2H^＋===2Fe^3＋＋2H₂O（3分）
②4.0×10^－5 （3分,不考虑有效数字）
③Fe³⁺在溶液中存在水解平衡（1分），CuO结合Fe³⁺水解产生的H⁺，使溶液中H⁺浓度降低（1分），促进Fe³⁺的水解平衡向生成Fe(OH)₃方向移动（1分），Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀。（合理即给分）
（2）Cu²⁺ +2e^－= Cu  （2分）
(3)②酸式滴定管 （2分） 
③ 或0.4000 V （2分，单位、有效数字有错误合扣1分，代入数值不带单位不扣分，化简也给分。）

解析试题分析：双氧水具有氧化性，因此可以把二价的铁氧化成为三价的铁即
H₂O₂＋2Fe^2＋＋2H^＋===2Fe^3＋＋2H₂O。又溶解度常数可得出铁离子的浓度乘以氢氧根离子浓度的三次方等于4.0×10^－38而氢氧根离子浓度由离子积常数求得出为10^-11，所以铁离子的浓度为4.0×10^－5。净化Ⅰ中第二步可选用CuO实现转化主要是由于e³⁺在溶液中存在水解平衡，CuO结合Fe³⁺水解产生的H⁺，使溶液中H⁺浓度降低，促进Fe³⁺的水解平衡向生成Fe(OH)₃方向移动，Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀。在精炼铜时，阴极是纯铜，阳极是粗铜，电解质溶液一般选择硫酸铜，因此阴极的电极反应式为Cu²⁺ +2e^－= Cu。高锰酸钾显酸性，因此用酸式滴定管来测量。再由题目提供的反应方程式，可知亚铁离子与锰酸根离子的比例关系是5；1的关系，然后列方程就可以求得出Fe²⁺的物质的量浓度为0.4000 V
考点：考查溶解平衡以及精炼铜的相关知识点