某工廠的電鍍污泥中含有銅、鐵等金屬化合物.為實現(xiàn)資源的回收利用并有效防止環(huán)境污染,設(shè)計如下工藝流程:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2
開始沉淀的PH2.37.64.4
完全沉淀的PH3.29.76.4
(1)酸浸后加入H2O2的目的是______.調(diào)pH步驟中加入的試劑最好是______(填化學(xué)式).實驗室進行過濾操作所用到的玻璃儀器有______.
(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,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式______.
(3)CuCl產(chǎn)品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于96.50%為國家合格標(biāo)準(zhǔn).稱取所制備的CuCl樣品0.2500g置于一定量的0.5mol?L-1FeCl3溶液中,待樣品完全溶解后,加水20mL,用0.1000mol?L-1的Ce(SO42溶液滴定,到達終點時消耗Ce(SO42溶液24.60mL.有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)為:Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-,Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+.通過計算說明該CuCl樣品______(填“符合”或“不符合”)國家標(biāo)準(zhǔn).
(4)25℃時,KSP[Fe(OH)3]=4.0×10-38.Fe3+發(fā)生水解反應(yīng)Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______.

解:(1)電鍍污泥中含有銅、鐵等金屬化合物,酸浸后主要是溶解銅、鐵等金屬化合物,雙氧水有強氧化性,能氧化還原性的物質(zhì),F(xiàn)e2+具有還原性,酸浸后加入H2O2,F(xiàn)e2+能被雙氧水氧化為高價離子,便于調(diào)整PH值與Cu2+分離,調(diào)pH步驟中加入的試劑最好是加入某種物質(zhì)除去溶液中的酸且不引進新的雜質(zhì),所以要加入氧化銅、或氫氧化銅、碳酸銅,當(dāng)溶液的PH值4.4時,銅離子開始出現(xiàn)沉淀,當(dāng)溶液的PH值為3.2時,三價鐵離子沉淀完全,銅離子未產(chǎn)生沉淀,所以要使三價鐵離子和銅離子分離,過濾操用到的儀器有鐵架臺、漏斗、燒杯、玻璃棒等;其中屬于玻璃儀器有:漏斗、燒杯、玻璃棒,
故答案為:將Fe2+氧化成Fe3+.便于調(diào)整PH值與Cu2+分離;CuO、或Cu(OH)2、或CuCO3;漏斗、燒杯、玻璃棒;
(2)過氧化氫性質(zhì)比較穩(wěn)定,若加熱到153℃便猛烈的分解為水和氧氣,將溶液中過量的H2O2 除去可加熱至沸避免影響下一步CuCl的生成,因為CuSO4中+2價的銅能把Na2SO3中+4價的硫氧化成+6價的硫,向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3時生成白色的CuCl沉淀,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O=2CuCl↓+2Na2SO4+H2SO4,
故答案為:除凈溶液中的H2O2,避免影響下一步CuCl的生成;2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O=2CuCl↓+2Na2SO4+H2SO4;
(3)設(shè)樣品中CuCl的質(zhì)量為x,有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)為:Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-,Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+,則:
由化學(xué)反應(yīng)方程式可知:CuCl~~~Fe2+~~~Ce4+
1 1
n(CuCl) 24.60×10-3L×0.1000 mol/L
所以 n(CuCl)=24.60×10-3L×0.1000 mol/L=2.46×10-3mol.
所以該樣品CuCl的質(zhì)量為2.46×10-3mol×99.5g/mol=0.2448g.
0.2500g合格的CuCl中含有CuCl的質(zhì)量0.2500g×96.5%=0.2413g,小于0.2448g,所以該樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)符合標(biāo)準(zhǔn),
故答案為:符合;
(4)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=4.0×10-38,c(H+)=,反應(yīng)Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+的平衡常數(shù)K==2.5×10-5,
故答案為:2.5×10-5
分析:(1)根據(jù)雙氧水的性質(zhì)分析,雙氧水有氧化性,能氧化還原性的物質(zhì);根據(jù)過濾操作的原理、使用的儀器進行分析解答即可;
(2)過氧化氫加熱到153℃便猛烈的分解,CuSO4中+2價的銅具有氧化性能氧化Na2SO3中+4價的硫;
(3)根據(jù)關(guān)系式計算n(CuCl),進而計算樣品中m(CuCl),計算0.2500g合格的CuCl中含有CuCl的質(zhì)量,進行比較判斷;
(4)依據(jù)平衡常數(shù)的概念結(jié)合反應(yīng)寫出計算式計算平衡濃度解答;
點評:本題是一道實驗探究題,能較好的考查學(xué)生分析和解決問題的能力,考查了常見物質(zhì)分離的方法,滴定計算等,注意實驗方案的設(shè)計原理和步驟利用關(guān)系式計算,依據(jù)已有的知識結(jié)合物質(zhì)間反應(yīng)的實驗現(xiàn)象進行物質(zhì)成分的推斷,是解答的關(guān)鍵,平時注意打好扎實的基礎(chǔ)知識和靈活應(yīng)用知識解決問題的能力培養(yǎng),題目難度中等.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源:2012-2013學(xué)年廣東省深圳市南山區(qū)高三上學(xué)期期末考試化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

鉻及其化合物在現(xiàn)代工業(yè)上的應(yīng)用廣泛,可用于電鍍,鞣制羊毛,皮革;鉻還用于照相材料,膠版印刷及化工觸媒劑等。但化工廢料鉻渣對人體健康有很大危害。

Ⅰ:某工廠對制革工業(yè)污泥中Cr(III)回收與再利用工藝如下(硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3+,其次是Fe3、Al3+、Ca2+、Mg2+):

部分陽離子常溫下以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表:

陽離子

Fe3+

Fe2+

Mg2+

Al3+

Cu2+

Cr3+

開始沉淀時的pH

1.9

7.0

——

——

4.7

——

沉淀完全時的pH

3.2

9.0

11.1

8

6.7

9 (>9溶解)

 

(1)實驗室用18.4 mol·L1的濃硫酸配制250 mL 4.8 mol·L1的硫酸溶液,所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和吸量管(一種能精確量取一定體積液體的儀器)外,還需                     

(2)酸浸時,為了提高浸取率可采取的措施是                  (至少答一點)。

(3)調(diào)節(jié)溶液的pH=8是為了除去              離子。鈉離子交換樹脂的原理為:

Mn+nNaR→MRn+nNa,被交換的的雜質(zhì)離子是              。

(4)Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)  Cr3+(aq)+3OH(aq)

常溫下,Cr(OH)的溶度積Ksp= c(Cr3+)• c3(OH)=1032,要使c(Cr3+)降至105mol/L,溶液的pH應(yīng)調(diào)至         

(5)還原過程發(fā)生以下反應(yīng)(請配平):     Na2Cr2O7      SO2          

=      Cr(OH) (H2O)5SO4     Na2SO4;

Ⅱ:工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O72和CrO42,它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害,必須進行處理。

其中一種處理方法為電解法:該法用Fe做電極,電解含Cr2O72的酸性廢水,隨著電解進行,陰極附近溶液pH升高,產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。用Fe做電極的原因為

                                                                             

在陰極附近溶液pH升高的原因是(用電極反應(yīng)解釋)                          。

 

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