Question

某工厂的电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物。为实现资源的回收利用并有效防止环境污染，设计如下工艺流程：

（1）酸浸后加入H₂O₂的目的是           。调pH步骤中加入的试剂最好是         （填化学式）。实验室进行过滤操作所用到的玻璃仪器有               。

（2）煮沸CuSO₄溶液的原因是                  。向CuSO₄溶液中加入一定量的NaCl、Na₂SO₃，可以生成白色的CuCl沉淀，写出该反应的化学方程式             。

（3）CuCl产品中CuCl的质量分数大于96．50%为国家合格标准。称取所制备的CuCl样品0．2500g置于一定量的0．5mol·L^-1FeCl₃溶液中，待样品完全溶解后，加水20mL，用0.1000mol·L^-1的Ce（SO₄）₂溶液滴定，到达终点时消耗Ce（SO₄）₂溶液24．60mL。有关的化学反应为：

Fe^3＋＋CuCl＝Fe^2＋＋Cu^2＋＋Cl^－，Ce^4＋＋Fe^2＋＝Fe^3＋＋Ce^3＋。通过计算说明该CuCl样品   （填“符合”或“不符合”）国家标准。

（4）25℃时，K_SP [Fe（OH）₃]= 4.0×10^-38。Fe³⁺发生水解反应Fe^3＋＋3H₂OFe(OH)₃＋3H^＋，该反应的平衡常数为            。

 

Answer 1

【答案】

（14分）（1）将Fe²⁺氧化成Fe^3＋，便于调整pH值与Cu²⁺分离（2分）；

CuO或Cu(OH)₂、CuCO₃等（2分）；漏斗、烧杯、玻璃棒（2分）

（2）除净溶液中的H₂O₂，避免影响下一步CuCl的生成（2分）

2CuSO₄＋2NaCl＋Na₂SO₃＋H₂O＝2CuCl↓＋2Na₂SO₄＋H₂SO₄（2分）

（3）符合（2分）  （4）2.5×10^－5（2分）

【解析】

试题分析：（1）电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物，酸浸后主要是溶解铜、铁等金属化合物。双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，Fe²⁺具有还原性，酸浸后加入H₂O₂，Fe²⁺能被双氧水氧化为Fe^3＋，便于调整pH值与Cu²⁺分离；在调整pH步骤中加入的试剂是用来除去溶液中的酸，且不能引进新的杂质，所以要加入的试剂可以是CuO或Cu(OH)₂或CuCO₃；根据表中数据可知，当溶液的pH值4.4时，铜离子开始出现沉淀，当溶液的pH值为3.2时，三价铁离子沉淀完全，铜离子未产生沉淀，所以要使三价铁离子和铜离子分离，溶液的pH应该是3.2≤pH＜4.4.生成的氢氧化铁沉淀可以通过过滤实现分离，过滤操用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等；其中属于玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。

（2）反应中过氧化氢是过量的，过氧化氢均有氧化性，如果不除去会影响CuCl的生成。双氧水受热易分解，所以煮沸CuSO₄溶液的原因是除净溶液中的H₂O₂，避免影响下一步CuCl的生成；因为CuSO₄中＋2价的铜能把Na₂SO₃中＋4价的硫氧化成＋6价的硫，而＋2价的铜被还原生成＋1价的铜，进而生成CuCl沉淀，所以该反应的化学方程式为2CuSO₄＋2NaCl＋Na₂SO₃＋H₂O＝2CuCl↓＋2Na₂SO₄＋H₂SO₄。

（3）设样品中CuCl的质量为x，有关的化学反应为Fe^3＋＋CuCl＝Fe^2＋＋Cu^2＋＋Cl^－，Ce^4＋＋Fe^2＋＝Fe^3＋＋Ce^3＋，则由化学反应方程式可知：CuCl～～～Fe²⁺～～～Ce⁴⁺ 

                            1            1

                          n(CuCl)     24.60×10^-3L×0.1000 mol/L

解得 n(CuCl)＝24.60×10^-3L×0.1000 mol/L＝2.46×10^-3mol

所以该样品CuCl的质量为2.46×10^-3mol×99.5g/mol＝0.2448g

所以样品中CuCl的质量分数＝×100%＝97.91%＞96.50%，所以该样品中CuCl的质量分数符合标准。

（4）K_SP [Fe(OH)₃]＝c(Fe³⁺)×c³(OH^-)＝4.0×10^-38。c(H⁺)＝，因此反应Fe^3＋＋3 H₂OFe(OH)₃＋3H^＋的平衡常数K＝＝＝2.5×10^-5。

考点：考查试剂的选择、反应条件的可知、仪器的选择、氧化还原反应和电离平衡常数的计算以及有关方程式的书写等