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19.铜及其化合物在日常生活中应用广泛.某研究性学习小组欲从氯化铁溶液腐蚀印刷电路极后的酸性废液中(含FeCl3、FeCl2含CuCl2)制备氯化铜晶体(CuCl2•2H2O),设计路线如下:

回答下列问题:
(1)检验酸性废液中含有Fe3+,常用的试剂是KSCN(填化学式);酸性废液中加入足量Cl2,反应的化学方程式为2FeCl2+Cl2=2FeCl3
(2)操作1的名称是过滤;调节溶液的pH时适宜选用下列试剂中的D;
A.NaOH溶液       B.Na2CO3       C.氨水      D.CuO
若调节溶液的pH为4时,溶液中残留的Fe3+物质的量浓度为4×10-8mol•L-1(已知25℃时,Kap=4×10-38).
(3)操作2需在氯化氢气流中经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥.在氯化氢气流中进行操作的原因是Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+,增大氢离子浓度,抑制Cu2+水解(结合离子方程式并简要说明).
(4)若在溶液2中通入一定量的SO2,加热,则生成CuCl沉淀,该反应的离子方程式为2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+
(5)该小组设想以铜棒和石墨棒为电极,以KI溶液为电解液,利用电解来制取碘化亚铜,已知:2Cu2++4I-=2CuI↓+I2.若按其设想,铜棒应连接电源的正(填“正”或“负”)极;阴极发生的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-

分析 酸性废液中(含FeCl3、FeCl2含CuCl2)制备氯化铜晶体(CuCl2•2H2O),由流程可知,先通入足量氯气可氧化FeCl2,然后加CuO促进铁离子水解转化为沉淀,过滤后得到滤渣为氢氧化铁,溶液2中含CuCl2,在氯化氢气流中蒸发结晶得到CuCl2•2H2O,
(1)Fe3+与KSCN溶液结合生成血红色的络离子,酸性废液中加入足量Cl2,与氯化亚铁反应生成氯化铁;
(2)操作I分离溶液与固体,调节pH不能引入新杂质,结合Ksp计算;
(3)操作2中抑制铜离子水解,且水解生成的HCl易挥发;
(4)发生氧化还原反应生成CuCl;
(5)由2Cu2++4I-=2CuI↓+I2可知,石墨为阴极,以Cu为阳极电解KI溶液,通电后,溶液中的H+、K+移向阴极,而H+的氧化性强于K+,所以H+得电子被还原,电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-

解答 解:酸性废液中(含FeCl3、FeCl2含CuCl2)制备氯化铜晶体(CuCl2•2H2O),由流程可知,先通入足量氯气可氧化FeCl2,然后加CuO促进铁离子水解转化为沉淀,过滤后得到滤渣为氢氧化铁,溶液2中含CuCl2,在氯化氢气流中蒸发结晶得到CuCl2•2H2O,
(1)检验酸性废液中含有Fe3+,常用的试剂是KSCN;酸性废液中加入足量Cl2,反应的化学方程式为 2FeCl2+Cl2=2FeCl3
故答案为:KSCN; 2FeCl2+Cl2=2FeCl3
(2)操作I分离溶液与固体,为过滤操作,调节pH不能引入新杂质,只有CuO符合,若调节溶液的pH为4时,溶液中残留的Fe3+物质的量浓度为$\frac{4×1{0}^{-38}}{(1{0}^{-10})^{3}}$=4×10-8mol•L-1
故答案为:过滤; D; 4×10-8mol•L-1
(3)操作2需在氯化氢气流中经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥.在氯化氢气流中进行操作的原因是Cu2++2H2 Cu(OH)2+2H+,增大氢离子浓度,抑制 Cu2+水解,
故答案为:冷却结晶;Cu2++2H2 Cu(OH)2+2H+,增大氢离子浓度,抑制 Cu2+水解;
(4)若在溶液2含氯化铜,通入一定量的SO2,加热,则生成CuCl沉淀,该反应的离子方程式为2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+
故答案为:2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+
(5)Cu与电源正极相连,Cu作阳极,则Cu失去电子生成铜离子,溶液中的H+、K+移向阴极,而H+的氧化性强于K+,所以H+得电子被还原,阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,故答案为:正;2H2O+2e-=H2↑+2OH-

点评 本题考查物质的制备实验,为高频考点,把握制备实验流程、发生的反应、盐类水解及溶度积计算等为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意反应原理与实验的结合,题目难度不大.

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