Question

【題目】某工廠的電鍍污泥中含有銅、鐵等金屬化合物。為實現資源的回收利用并有效防止環境污染,設計如下工藝流程:

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2
開始沉淀的pH	2.3	7.6	4.4
完全沉淀的pH	3.2	9.7	6.4

（1）酸浸后加入H2O2的目的是 。調pH步驟中加入的試劑最好是 (填化學式)。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,寫出該反應的化學方程式 。

（3）Fe3+發生水解反應Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,該反應的平衡常數表達式為 。

（4）稱取所制備的CuCl樣品0.250 0 g置于一定量的0.5 mol·L-1FeCl3溶液中,待樣品完全溶解后,加水20 mL,用0.100 0 mol·L-1的Ce(SO4)2溶液滴定,到達終點時消耗Ce(SO4)2溶液25.00 mL。有關的化學反應為Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-,Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+。計算該CuCl樣品的質量分數 。

Answer 1

【答案】（1）將Fe2+氧化成Fe3+，便于調整pH使其與Cu2+分離 CuO[或Cu(OH)2等]

漏斗、燒杯、玻璃棒

（2）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）K＝，

（4）99.50%

【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，雙氧水有強氧化性，能氧化具有還原性的物質，Fe2+ 具有還原性，酸浸后加入H2O2，Fe2+ 能被雙氧水氧化為鐵離子，便于調整pH值與Cu2+ 分離；調整pH步驟中加入的試劑最好是加入某種物質除去溶液中的酸且不引進新的雜質，所以要加入CuO或Cu(OH)2 或CuCO3；要使三價鐵離子和銅離子分離，過濾操作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；

（2）過氧化氫性質比較穩定，若加熱到153℃便猛烈的分解為水和氧氣，將溶液中過量的H2 O2 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，反應的化學方程式是2CuSO4+2NaCl+ Na2SO3+H2O＝2CuCl↓+2Na2SO4+H2SO4；

（3）化學平衡常數是可逆反應達到平衡狀態時各生成物濃度冪指數的乘積與個反應物濃度的冪指數乘積的比。因此該水解反應飛平衡常數K＝。

（4）由方程式可得關系式為CuCl～Fe2＋～Ce4＋。n(Ce4＋)＝n(CuCl)＝c·V＝0.1000mol/L ×0.025L＝2.5×10-3mol，所以m＝n·M＝2.5×10-3mol×99.5＝0.24875g，所以該CuCl樣品的質量分數為：×100%＝99.50%。