Question

某工厂的电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物。为实现资源的回收利用并有效防止环境污染，设计如下工艺流程

某工厂的电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物。为实现资源的回收利用并有效防止环境污染，设计如下工艺流程： （1）酸浸后加入H 2 O 2 的目的是 。调pH步骤中加入的试剂最好是 （填化学式）。实验室进行过滤操作所用到的玻璃仪器有 。（2）煮沸CuSO 4 溶液的原因是 。向CuSO 4 溶液中加入一定量的NaCl、Na 2 SO 3 ，可以生成白色的CuCl沉淀，写出该反应的化学方程式 。（3）CuCl产品中CuCl的质量分数大于96．50%为国家合格标准。称取所制备的CuCl样品0．2500g置于一定量的0．5mol·L -1 FeCl 3 溶液中，待样品完全溶解后，加水20mL，用0.1000mol·L -1 的Ce（SO 4 ） 2 溶液滴定，到达终点时消耗Ce（SO 4 ） 2 溶液24．60mL。有关的化学反应为：Fe 3 ＋ ＋CuCl＝Fe 2 ＋ ＋Cu 2 ＋ ＋Cl － ，Ce 4 ＋ ＋Fe 2 ＋ ＝Fe 3 ＋ ＋Ce 3 ＋ 。通过计算说明该CuCl样品 （填“符合”或“不符合”）国家标准。（4）25℃时，K SP [Fe（OH） 3 ]= 4.0×10 -38 。Fe 3+ 发生水解反应Fe 3 ＋ ＋3H 2 O Fe(OH) 3 ＋3H ＋ ，该反应的平衡常数为 。

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提示该问答中所提及的号码未经验证，请注意甄别。

Answer 1

（14分）（1）将Fe 2+ 氧化成Fe 3 ＋ ，便于调整pH值与Cu 2+ 分离（2分）； CuO或Cu(OH) 2 、CuCO 3 等（2分）；漏斗、烧杯、玻璃棒（2分） （2）除净溶液中的H 2 O 2 ，避免影响下一步CuCl的生成（2分） 2CuSO 4 ＋2NaCl＋Na 2 SO 3 ＋H 2 O＝2CuCl↓＋2Na 2 SO 4 ＋H 2 SO 4 （2分） （3）符合（2分） （4）2.5×10 －5 （2分）

试题分析：（1）电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物，酸浸后主要是溶解铜、铁等金属化合物。双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，Fe 2+ 具有还原性，酸浸后加入H 2 O 2 ，Fe 2+ 能被双氧水氧化为Fe 3 ＋ ，便于调整pH值与Cu 2+ 分离；在调整pH步骤中加入的试剂是用来除去溶液中的酸，且不能引进新的杂质，所以要加入的试剂可以是CuO或Cu(OH) 2 或CuCO 3 ；根据表中数据可知，当溶液的pH值4.4时，铜离子开始出现沉淀，当溶液的pH值为3.2时，三价铁离子沉淀完全，铜离子未产生沉淀，所以要使三价铁离子和铜离子分离，溶液的pH应该是3.2≤pH＜4.4.生成的氢氧化铁沉淀可以通过过滤实现分离，过滤操用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等；其中属于玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。 （2）反应中过氧化氢是过量的，过氧化氢均有氧化性，如果不除去会影响CuCl的生成。双氧水受热易分解，所以煮沸CuSO 4 溶液的原因是除净溶液中的H 2 O 2 ，避免影响下一步CuCl的生成；因为CuSO 4 中＋2价的铜能把Na 2 SO 3 中＋4价的硫氧化成＋6价的硫，而＋2价的铜被还原生成＋1价的铜，进而生成CuCl沉淀，所以该反应的化学方程式为2CuSO 4 ＋2NaCl＋Na 2 SO 3 ＋H 2 O＝2CuCl↓＋2Na 2 SO 4 ＋H 2 SO 4 。 （3）设样品中CuCl的质量为x，有关的化学反应为Fe 3 ＋ ＋CuCl＝Fe 2 ＋ ＋Cu 2 ＋ ＋Cl － ，Ce 4 ＋ ＋Fe 2 ＋ ＝Fe 3 ＋ ＋Ce 3 ＋ ，则由化学反应方程式可知：CuCl～～～Fe 2+ ～～～Ce 4+   1           1 n(CuCl)     24.60×10 -3 L×0.1000 mol/L 解得 n(CuCl)＝24.60×10 -3 L×0.1000 mol/L＝2.46×10 -3 mol 所以该样品CuCl的质量为2.46×10 -3 mol×99.5g/mol＝0.2448g 所以样品中CuCl的质量分数＝ ×100%＝97.91%＞96.50%，所以该样品中CuCl的质量分数符合标准。 （4）K SP [Fe(OH) 3 ]＝c(Fe 3+ )×c 3 (OH - )＝4.0×10 -38 。c(H + )＝ ，因此反应Fe 3 ＋ ＋3 H 2 O Fe(OH) 3 ＋3H ＋ 的平衡常数K＝ ＝ ＝2.5×10 -5 。