Question

1．在FeCl₃溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液（含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺）处理和资源回收很有意义．分析下面两种处理方案，回答下列问题：
Ⅰ、利用废液再生刻蚀液

（1）试剂2是HCl，固体B是Cu，通入的气体C是Cl₂．（填化学式）
（2）写出加入试剂1发生反应的离子方程式：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．
Ⅱ、利用废液制备CuCl₂•2H₂O晶体
已知：有关金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH：

	Fe3+	Cu2+	Fe2+
开始沉淀的pH	2.7	5.4	8.1
沉淀完全的pH	3.7	6.9	9.6

实验方案：

（1）为确保产品的纯度，试剂1为B，试剂2为D（填字母）．
A．KMnO₄ B．H₂O₂ C．NaOH   D．Cu₂（OH）₂CO₃
（2）固体A的化学式为Fe（OH）₃．为使A完全沉淀，调节pH的范围是[3.7，5.4）．
（3）操作Ⅰ依次为加热浓缩、冷却结晶、过滤．操作Ⅰ整个过程中用到的硅酸盐仪器除了漏斗、烧杯、酒精灯外，还需要蒸发皿、玻璃棒．
（4）使用无水乙醇代替水进行洗涤的优点是减少CuCl₂•2H₂O 因溶于水而损失，且有利于后续干燥．

Answer 1

分析 Ⅰ．利用废液再生FeCl₃刻蚀液，应除去溶液中的Cu²⁺，废液与过量的Fe反应置换出Cu，过滤，固体A为Cu与Fe的混合物，滤液中溶质为FeCl₂，固体A与盐酸反应生成FeCl₂，过滤除去Cu，FeCl₂用氯气氧化得到FeCl₃；
Ⅱ．废液含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，制备CuCl₂•2H₂O晶体，应将Fe²⁺、Fe³⁺除去，由离子开始沉淀及沉淀完全的pH可知，通过调节溶液pH进行除去，整个过程不能引入新杂质，废液中加入过量的H₂O₂，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再调节溶液pH3.7～5.4之间，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，过滤沉淀，试剂2可以为CuO、Cu（OH），CuCO₃，Cu₂（OH）₂CO₃，滤液经过加热浓缩、冷却结晶、过滤得到氯化铜晶体，由于氯化铜易溶于水，用酒精洗涤，可以减少CuCl₂•2H₂O 因溶于水而损失，酒精易挥发，有利于后续干燥．

解答 解：Ⅰ．利用废液再生FeCl₃刻蚀液，应除去溶液中的Cu²⁺，废液与过量的Fe反应置换出Cu，过滤，固体A为Cu与Fe的混合物，滤液中溶质为FeCl₂，固体A与盐酸反应生成FeCl₂，过滤除去Cu，FeCl₂用氯气氧化得到FeCl₃；
（1）由上述分析可知，试剂2是HCl，固体B是Cu，通入的气体C是Cl₂，
故答案为：HCl；Cu；Cl₂；
（2）加入试剂1发生反应的离子方程式：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，
故答案为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；
Ⅱ．废液含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，制备CuCl₂•2H₂O晶体，应将Fe²⁺、Fe³⁺除去，由离子开始沉淀及沉淀完全的pH可知，通过调节溶液pH进行除去，整个过程不能引入新杂质，废液中加入过量的H₂O₂，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再调节溶液pH3.7～5.4之间，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，过滤沉淀，试剂2可以为CuO、Cu（OH），CuCO₃，Cu₂（OH）₂CO₃，滤液经过加热浓缩、冷却结晶、过滤得到氯化铜晶体，由于氯化铜易溶于水，用酒精洗涤，可以减少CuCl₂•2H₂O 因溶于水而损失，酒精易挥发，有利于后续干燥．
（1）为确保产品的纯度，试剂1的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，H₂O₂还原生成水，不引入新杂质，KMnO₄会引入钾离子等杂质，故选H₂O₂，
试剂2是调节溶液pH，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀而除去，氢氧化钠会引入钠离子，Cu₂（OH）₂CO₃可以消耗氢离子，且不引入杂质，故选Cu₂（OH）₂CO₃，
故答案为：B；D；
（2）由上述分析可知，固体A的化学式为Fe（OH）₃．由离子开始沉淀及沉淀完全的pH可知，为使A完全沉淀，调节pH的范围是[3.7，5.4），
故答案为：Fe（OH）₃；[3.7，5.4）；
（3）操作Ⅰ是从溶液中获得氯化铜晶体，操作依次为加热浓缩、冷却结晶、过滤．操作Ⅰ整个过程中用到的硅酸盐仪器除了漏斗、烧杯、酒精灯外，还需要蒸发皿、玻璃棒，
故答案为：加热浓缩；蒸发皿、玻璃棒；
（4）使用无水乙醇代替水进行洗涤的优点是：减少CuCl₂•2H₂O 因溶于水而损失，且有利于后续干燥，
故答案为：减少CuCl₂•2H₂O 因溶于水而损失，且有利于后续干燥．

点评 本题考查物质制备方案、物质分离提纯综合应用，侧重考查学生对原理、试剂、操作的分析评价，是对学生综合能力的考查，难度中等．