Question

某工廠的電鍍污泥中含有銅、鐵等金屬化合物。為實(shí)現(xiàn)資源的回收利用并有效防止環(huán)境污染，設(shè)計(jì)如下工藝流程：

（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(shí)驗(yàn)室進(jìn)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(guó)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（SO₄）₂溶液滴定，到達(dá)終點(diǎn)時(shí)消耗Ce（SO₄）₂溶液24．60mL。有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)為：

Fe^3＋＋CuCl＝Fe^2＋＋Cu^2＋＋Cl^－，Ce^4＋＋Fe^2＋＝Fe^3＋＋Ce^3＋。通過計(jì)算說明該CuCl樣品   （填“符合”或“不符合”）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（4）25℃時(shí)，K_SP [Fe（OH）₃]= 4.0×10^-38。Fe³⁺發(fā)生水解反應(yīng)Fe^3＋＋3H₂OFe(OH)₃＋3H^＋，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為            。

 

Answer 1

【答案】

（14分）（1）將Fe²⁺氧化成Fe^3＋，便于調(diào)整pH值與Cu²⁺分離（2分）；

CuO或Cu(OH)₂、CuCO₃等（2分）；漏斗、燒杯、玻璃棒（2分）

（2）除凈溶液中的H₂O₂，避免影響下一步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】

試題分析：（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(qiáng)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Fe^3＋，便于調(diào)整pH值與Cu²⁺分離；在調(diào)整pH步驟中加入的試劑是用來除去溶液中的酸，且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以要加入的試劑可以是CuO或Cu(OH)₂或CuCO₃；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)溶液的pH值4.4時(shí)，銅離子開始出現(xiàn)沉淀，當(dāng)溶液的pH值為3.2時(shí)，三價(jià)鐵離子沉淀完全，銅離子未產(chǎn)生沉淀，所以要使三價(jià)鐵離子和銅離子分離，溶液的pH應(yīng)該是3.2≤pH＜4.4.生成的氫氧化鐵沉淀可以通過過濾實(shí)現(xiàn)分離，過濾操用到的儀器有鐵架臺(tái)、漏斗、燒杯、玻璃棒等；其中屬于玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒。

（2）反應(yīng)中過氧化氫是過量的，過氧化氫均有氧化性，如果不除去會(huì)影響CuCl的生成。雙氧水受熱易分解，所以煮沸CuSO₄溶液的原因是除凈溶液中的H₂O₂，避免影響下一步CuCl的生成；因?yàn)镃uSO₄中＋2價(jià)的銅能把Na₂SO₃中＋4價(jià)的硫氧化成＋6價(jià)的硫，而＋2價(jià)的銅被還原生成＋1價(jià)的銅，進(jìn)而生成CuCl沉淀，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為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Fe^3＋＋CuCl＝Fe^2＋＋Cu^2＋＋Cl^－，Ce^4＋＋Fe^2＋＝Fe^3＋＋Ce^3＋，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

解得 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

所以樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝×100%＝97.91%＞96.50%，所以該樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)符合標(biāo)準(zhǔn)。

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

考點(diǎn)：考查試劑的選擇、反應(yīng)條件的可知、儀器的選擇、氧化還原反應(yīng)和電離平衡常數(shù)的計(jì)算以及有關(guān)方程式的書寫等