Question

某研究性學習小組的同學們?yōu)榱藦暮�有FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的廢液中回收Cu，設計了兩種方案。請回答①②完成兩個實驗方案的步驟，并回答有關問題。

方案1：向廢液中加入過量的鐵粉，充分反應后，①____________。在所得濾渣中加入足量的鹽酸，充分反應后，再過濾即得到銅。

方案2：在廢液中加入適量的鹽酸調節(jié)溶液的pH=1，用銅和石墨作電極進行電解。當觀察到②____________時，即停止電解，這時要回收的Cu已全部析出。

（1）方案1中涉及的四種陽離子的氧化性由強到弱的順序為____________，過濾操作時，需要用到的玻璃儀器是____________。

（2）方案2中銅作____________極，所發(fā)生的電極反應為（若有多個電極反應，請按照反應發(fā)生的先后順序全部寫出）____________________________________，另一電極所發(fā)生的電極反應為____________________________________。

（3）方案2在電極上直接回收銅，操作上比方案1簡便，但方案2也有不足之處，主要表現(xiàn)為____________________________________。

Answer 1

解析：本題是有關電化學知識的綜合性實驗題，以物質提純的實驗為載體，在考查過濾的同時，考查了微粒的氧化性、還原性強弱、電解原理以及環(huán)境保護等問題。方案1根據(jù)鐵的還原性比銅強，用鐵把銅置換出來，分離固體與液體的混合物應該用過濾的方法。方案2是利用電解原理，使銅在電解池的陰極上析出。氧化性強弱為Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺＞Fe²⁺，所以在陰極上首先發(fā)生的反應是2Fe³⁺+2e^-====2Fe²⁺，然后是Cu²⁺+2e^-====Cu，當銅全部析出后即發(fā)生2H⁺+2e^-====H₂↑，所以當看到陰極上有氣體放出時，說明銅已經(jīng)全部析出。在陽極上首先放電的是Cl^-，Cl^-失電子產(chǎn)生氯氣，而氯氣有毒會污染環(huán)境，同時方案2用了電解的方法，成本較高。

答案：①過濾  ②陰極上有氣泡產(chǎn)生

（1）Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺＞Fe²⁺    漏斗、燒杯、玻璃棒

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

（3）有污染性氣體Cl₂產(chǎn)生，使用了電解裝置，成本較高等