Question

某研究性学习小组的同学们为了从含有FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的废液中回收Cu，设计了两种方案。请回答①②完成两个实验方案的步骤，并回答有关问题。

方案1：向废液中加入过量的铁粉，充分反应后，①____________。在所得滤渣中加入足量的盐酸，充分反应后，再过滤即得到铜。

方案2：在废液中加入适量的盐酸调节溶液的pH=1，用铜和石墨作电极进行电解。当观察到②____________时，即停止电解，这时要回收的Cu已全部析出。

（1）方案1中涉及的四种阳离子的氧化性由强到弱的顺序为____________，过滤操作时，需要用到的玻璃仪器是____________。

（2）方案2中铜作____________极，所发生的电极反应为（若有多个电极反应，请按照反应发生的先后顺序全部写出）____________________________________，另一电极所发生的电极反应为____________________________________。

（3）方案2在电极上直接回收铜，操作上比方案1简便，但方案2也有不足之处，主要表现为____________________________________。

Answer 1

解析：本题是有关电化学知识的综合性实验题，以物质提纯的实验为载体，在考查过滤的同时，考查了微粒的氧化性、还原性强弱、电解原理以及环境保护等问题。方案1根据铁的还原性比铜强，用铁把铜置换出来，分离固体与液体的混合物应该用过滤的方法。方案2是利用电解原理，使铜在电解池的阴极上析出。氧化性强弱为Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺＞Fe²⁺，所以在阴极上首先发生的反应是2Fe³⁺+2e^-====2Fe²⁺，然后是Cu²⁺+2e^-====Cu，当铜全部析出后即发生2H⁺+2e^-====H₂↑，所以当看到阴极上有气体放出时，说明铜已经全部析出。在阳极上首先放电的是Cl^-，Cl^-失电子产生氯气，而氯气有毒会污染环境，同时方案2用了电解的方法，成本较高。

答案：①过滤  ②阴极上有气泡产生

（1）Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺＞Fe²⁺    漏斗、烧杯、玻璃棒

（2）阴  2Fe³⁺+2e^-====2Fe²⁺；Cu²⁺+2e^-====Cu；2H⁺+2e^-====H₂↑   2Cl^--2e^-====Cl₂↑

（3）有污染性气体Cl₂产生，使用了电解装置，成本较高等