Question

1．在FeCl₃溶液蝕刻銅箔制造電路板的工藝中，廢液（含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺）處理和資源回收很有意義．分析下面兩種處理方案，回答下列問(wèn)題：
Ⅰ、利用廢液再生刻蝕液

（1）試劑2是HCl，固體B是Cu，通入的氣體C是Cl₂．（填化學(xué)式）
（2）寫出加入試劑1發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．
Ⅱ、利用廢液制備CuCl₂•2H₂O晶體
已知：有關(guān)金屬離子從開(kāi)始沉淀到沉淀完全時(shí)溶液的pH：

	Fe3+	Cu2+	Fe2+
開(kāi)始沉淀的pH	2.7	5.4	8.1
沉淀完全的pH	3.7	6.9	9.6

實(shí)驗(yàn)方案：

（1）為確保產(chǎn)品的純度，試劑1為B，試劑2為D（填字母）．
A．KMnO₄ B．H₂O₂ C．NaOH   D．Cu₂（OH）₂CO₃
（2）固體A的化學(xué)式為Fe（OH）₃．為使A完全沉淀，調(diào)節(jié)pH的范圍是[3.7，5.4）．
（3）操作Ⅰ依次為加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾．操作Ⅰ整個(gè)過(guò)程中用到的硅酸鹽儀器除了漏斗、燒杯、酒精燈外，還需要蒸發(fā)皿、玻璃棒．
（4）使用無(wú)水乙醇代替水進(jìn)行洗滌的優(yōu)點(diǎn)是減少CuCl₂•2H₂O 因溶于水而損失，且有利于后續(xù)干燥．

Answer 1

分析 Ⅰ．利用廢液再生FeCl₃刻蝕液，應(yīng)除去溶液中的Cu²⁺，廢液與過(guò)量的Fe反應(yīng)置換出Cu，過(guò)濾，固體A為Cu與Fe的混合物，濾液中溶質(zhì)為FeCl₂，固體A與鹽酸反應(yīng)生成FeCl₂，過(guò)濾除去Cu，F(xiàn)eCl₂用氯氣氧化得到FeCl₃；
Ⅱ．廢液含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，制備CuCl₂•2H₂O晶體，應(yīng)將Fe²⁺、Fe³⁺除去，由離子開(kāi)始沉淀及沉淀完全的pH可知，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH進(jìn)行除去，整個(gè)過(guò)程不能引入新雜質(zhì)，廢液中加入過(guò)量的H₂O₂，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再調(diào)節(jié)溶液pH3.7～5.4之間，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過(guò)濾沉淀，試劑2可以為CuO、Cu（OH），CuCO₃，Cu₂（OH）₂CO₃，濾液經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到氯化銅晶體，由于氯化銅易溶于水，用酒精洗滌，可以減少CuCl₂•2H₂O 因溶于水而損失，酒精易揮發(fā)，有利于后續(xù)干燥．

解答 解：Ⅰ．利用廢液再生FeCl₃刻蝕液，應(yīng)除去溶液中的Cu²⁺，廢液與過(guò)量的Fe反應(yīng)置換出Cu，過(guò)濾，固體A為Cu與Fe的混合物，濾液中溶質(zhì)為FeCl₂，固體A與鹽酸反應(yīng)生成FeCl₂，過(guò)濾除去Cu，F(xiàn)eCl₂用氯氣氧化得到FeCl₃；
（1）由上述分析可知，試劑2是HCl，固體B是Cu，通入的氣體C是Cl₂，
故答案為：HCl；Cu；Cl₂；
（2）加入試劑1發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；
Ⅱ．廢液含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，制備CuCl₂•2H₂O晶體，應(yīng)將Fe²⁺、Fe³⁺除去，由離子開(kāi)始沉淀及沉淀完全的pH可知，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH進(jìn)行除去，整個(gè)過(guò)程不能引入新雜質(zhì)，廢液中加入過(guò)量的H₂O₂，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再調(diào)節(jié)溶液pH3.7～5.4之間，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過(guò)濾沉淀，試劑2可以為CuO、Cu（OH），CuCO₃，Cu₂（OH）₂CO₃，濾液經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到氯化銅晶體，由于氯化銅易溶于水，用酒精洗滌，可以減少CuCl₂•2H₂O 因溶于水而損失，酒精易揮發(fā)，有利于后續(xù)干燥．
（1）為確保產(chǎn)品的純度，試劑1的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，H₂O₂還原生成水，不引入新雜質(zhì)，KMnO₄會(huì)引入鉀離子等雜質(zhì)，故選H₂O₂，
試劑2是調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而除去，氫氧化鈉會(huì)引入鈉離子，Cu₂（OH）₂CO₃可以消耗氫離子，且不引入雜質(zhì)，故選Cu₂（OH）₂CO₃，
故答案為：B；D；
（2）由上述分析可知，固體A的化學(xué)式為Fe（OH）₃．由離子開(kāi)始沉淀及沉淀完全的pH可知，為使A完全沉淀，調(diào)節(jié)pH的范圍是[3.7，5.4），
故答案為：Fe（OH）₃；[3.7，5.4）；
（3）操作Ⅰ是從溶液中獲得氯化銅晶體，操作依次為加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾．操作Ⅰ整個(gè)過(guò)程中用到的硅酸鹽儀器除了漏斗、燒杯、酒精燈外，還需要蒸發(fā)皿、玻璃棒，
故答案為：加熱濃縮；蒸發(fā)皿、玻璃棒；
（4）使用無(wú)水乙醇代替水進(jìn)行洗滌的優(yōu)點(diǎn)是：減少CuCl₂•2H₂O 因溶于水而損失，且有利于后續(xù)干燥，
故答案為：減少CuCl₂•2H₂O 因溶于水而損失，且有利于后續(xù)干燥．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備方案、物質(zhì)分離提純綜合應(yīng)用，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)原理、試劑、操作的分析評(píng)價(jià)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．