Question

20．氯化亚铜在有机合成工业中常作催化剂．以下是从含Cu²⁺、Fe³⁺的电镀废水中制备氯化亚铜的工艺流程图．

下图是滤液中Cu²⁺、Fe³⁺的含量与pH的关系及CuCl产率与pH的关系图．

请回答以下问题：
（1）在电镀废水中加碱产生沉淀，过滤得到电镀污泥，则电镀污泥的主要成分为Cu（OH）₂、Fe（OH）₃；
（2）由反应①制备CuCl时的最佳pH在3.5左右；
（3）对CuCl产率探究时发现反应①在隔绝空气条件下进行时CuCl产率较高，由此推测CuCl具有还原性；
（4）写出反应①中化学反应方程式：2CuSO₄+Fe+2KCl=2CuCl↓+2K₂SO₄+FeSO₄；
（5）隔绝空气条件下，从滤液中制得晶体的实验操作为：蒸发、冷却结晶、过滤（洗涤）、干燥；
（6）取晶体4.34g隔绝空气条件下，失去结晶水后得固体3.26g，所得固体溶于水分成二等份，一份加入足量BaCl₂溶液，得到白色固体2.33g；另一份加入足量NaOH溶液后，加热、灼烧得红色粉末0.4g．写出晶体的化学式：K₂Fe（SO₄）₂•6H₂O．

Answer 1

分析 电镀废液中加入碱可生成Cu（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，在pH约为4时，用酸浸得到硫酸铜溶液和氢氧化铁沉淀，在硫酸铜溶液中加入氯化钠、铁，发生氧化还原反应生成CuCl，发生2CuSO₄+Fe+2KCl=2CuCl↓+2K₂SO₄+FeSO₄，最后所得滤液为硫酸亚铁溶液，从溶液中获得硫酸亚铁晶体可以在隔绝空气条件下，经蒸发、冷却结晶、过滤（洗涤）、干燥可得硫酸亚铁钾晶体，
（1）电镀废液主要含Cu²⁺、Fe³⁺，加入碱可生成Cu（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀；
（2）由图2可知，析出CuCl沉淀的最佳pH应为CuCl的产率最大，且氢氧化铁杂质较少；
\（3）在隔绝空气条件下进行反应①时CuCl产率较高，说明氯化亚铜能被空气中的氧气氧化；
（4）在硫酸铜溶液中加入氯化钠、铁，发生氧化还原反应生成CuCl；
（5）隔绝空气条件下，从滤液中制得晶体的实验操作为：蒸发、冷却结晶、过滤（洗涤）、干燥；
（6）取晶体4.34g隔绝空气条件下，失去结晶水后得固体3.26g，则样品中结晶水的质量为1.08g，即水的物质的量为0.06mol，所得固体溶于水分成二等份，一份加入足量BaCl₂溶液，得到白色固体硫酸钡为2.33g，则硫酸根离子的物质的量为0.01mol，另一份加入足量NaOH溶液后，加热、灼烧得红色粉末为氧化铁的质量为0.4g即0.0025mol，所以原样品中铁元素的物质的量为0.01mol，硫酸根离子的物质的量为0.02mol，根据电荷守恒确定钾离子的物质的量，进而计算出n（K⁺）：n（Fe²⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）的值，据此确定晶体的化学式．

解答 解：（1）电镀废液主要含Cu²⁺、Fe³⁺，加入碱可生成Cu（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，故答案为：Cu（OH）₂、Fe（OH）₃；
（2）由图2可知，析出CuCl沉淀的最佳pH应为CuCl的产率最大，且氢氧化铁杂质较少，应约为3.5左右，故答案为：3.5；
（3）在隔绝空气条件下进行反应①时CuCl产率较高，说明氯化亚铜能被空气中的氧气氧化，即氯化亚铜有还原性，故答案为：还原；
（4）在硫酸铜溶液中加入氯化钠、铁，发生氧化还原反应生成CuCl，发生的反应的化学方程式为2CuSO₄+Fe+2KCl=2CuCl↓+2K₂SO₄+FeSO₄，
故答案为：2CuSO₄+Fe+2KCl=2CuCl↓+2K₂SO₄+FeSO₄；
（5）隔绝空气条件下，从滤液中制得晶体的实验操作为：蒸发、冷却结晶、过滤（洗涤）、干燥，
故答案为：蒸发、冷却结晶、过滤（洗涤）、干燥；
（6）取晶体4.34g隔绝空气条件下，失去结晶水后得固体3.26g，则样品中结晶水的质量为1.08g，即水的物质的量为0.06mol，所得固体溶于水分成二等份，一份加入足量BaCl₂溶液，得到白色固体硫酸钡为2.33g，则硫酸根离子的物质的量为0.01mol，另一份加入足量NaOH溶液后，加热、灼烧得红色粉末为氧化铁的质量为0.4g即0.0025mol，所以原样品中铁元素的物质的量为0.01mol，硫酸根离子的物质的量为0.02mol，根据电荷守恒可知，晶体中钾离子的物质的量为0.02×2-0.01×2=0.02，所以n（K⁺）：n（Fe²⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.2：0.1：0.2：0.6=2：1：2：6，所以晶体的化学式为K₂Fe（SO₄）₂•6H₂O，
故答案为：K₂Fe（SO₄）₂•6H₂O．

点评 本题考查制备方案的设计，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握题给信息，答题时注意审题，把握自学能力的培养，难度中等．