Question

【題目】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，設計如下工藝流程：

(1)酸浸后加入H2O2的目的是______，調(diào)pH的最適宜范圍為______。

(2)調(diào)pH過程中加入的試劑最好是_________。

A．NaOH B．CuO C．NH3·H2O D．Cu2(OH)2CO3

(3)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，寫出該反應的化學方程式________________。

(4)稱取所制備的CuCl樣品0.2500g置于一定量的FeCl3溶液中，待樣品完全溶解后加水20 mL，用0.1000mol﹒L－1的Ce(SO4)2溶液滴定，到達終點時消耗Ce(SO4)2溶液25.00mL。有關的化學反應為Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl－，Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+。計算該CuCl樣品的質(zhì)量分數(shù)_______________。

(5)在一定條件下用甲醇與CO反應生成醋酸消除CO污染。常溫下，將a mol·L－1的醋酸與b mol·L－1 Ba(OH)2溶液等體積混合，充分反應后，溶液中存在2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，則該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka＝_________(用含a和b的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】將Fe2+氧化為Fe3+，便于調(diào)整pH使其與Cu2+分離 3.2≤pH<4.4 BD 除凈溶液中的H2O2，避免影響下一步CuCl的生成 2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O===2CuCl↓+Na2SO4+H2SO4 99.50% 2b×10-7/(a-2b)

【解析】

（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，雙氧水有強氧化性，能夠?qū)�Fe2+氧化為Fe3+，便于調(diào)整pH值與Cu2+分離；

（2）為不引入新雜質(zhì)，可以用氧化銅或氫氧化銅或堿式碳酸銅等調(diào)pH；

（3）雙氧水有強氧化性，過量的H2O2除去可避免影響下一步CuCl的生成；亞硫酸鈉具有還原性，能夠把Cu2+還原為Cu+，據(jù)此寫出反應的方程式；

（4）發(fā)生的反應有Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl－，Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+，根據(jù)上述化學反應關系：CuCl～Fe2+～Ce4+進行計算求出純CuCl的質(zhì)量，再求樣品的純度；

（5）根據(jù)溶液中存在的電荷守恒關系2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),計算出c(CH3COO-)和c(H+)，然后再計算出溶液中c(CH3COOH),最后計算出醋酸的Ka。

（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或堿式碳酸銅，當溶液的pH值4.4時，銅離子開始出現(xiàn)沉淀，當溶液的pH值為3.2時，三價鐵離子沉淀完全，銅離子未產(chǎn)生沉淀，從而使三價鐵離子和銅離子分離，因此調(diào)pH的最適宜范圍為3.2≤pH<4.4；綜上所述，本題答案是：將Fe2+氧化為Fe3+，便于調(diào)整pH使其與Cu2+分離；3.2≤pH<4.4。

（2）根據(jù)（1）分析可知調(diào)pH過程中加入的試劑最好是氧化銅或氫氧化銅或堿式碳酸銅等；綜上所述，本題選BD。

（3）過氧化氫加熱分解為水和氧氣，將溶液中過量的H2O2除去可避免影響下一步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，反應的化學方程式為2CuSO4＋2NaCl＋Na2SO3＋H2O＝2CuCl↓＋2Na2SO4＋H2SO4；綜上所述，本題答案是：除凈溶液中的H2O2，避免影響下一步CuCl的生成；2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O ===2CuCl↓+Na2SO4+H2SO4。

（4）設樣品中CuCl的質(zhì)量為x，有關的化學反應為：Fe3++CuCl＝Fe2++Cu2++Cl-，Ce4++Fe2+＝Fe3++Ce3+，則由化學反應方程式可知：CuCl～～～Fe2+～～～Ce4+，則有CuCl～Ce4+，因此：1:1= n（CuCl）：（25.00×10-3×0.1000），所以n（CuCl）=2.50×10-3mol，則該樣品CuCl的質(zhì)量為2.50×10-3mol×99.5g/mol＝0.24875g，所以0.2500g該樣品CuCl的質(zhì)量分數(shù)為0.24875g/0.2500g×100%=99.50%；綜上所述，本題答案是：99.50%。

(5) 由電荷守恒：2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),由于2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)=2×b/2=bmol/L，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，根據(jù)電離平衡CH3COOH CH3COO－+ H+可知c（CH3COOH）=(a/2-b)mol/L, c(H+)=10-7mol/L, c(CH3COO-)= bmol/L,所以：Ka＝10-7×b/(a/2-b)= 2b×10-7/(a-2b)；綜上所述，本題答案是：2b×10-7/(a-2b)。