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1.在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中,废液(含有Fe2+、Fe3+、Cu2+)处理和资源回收很有意义.分析下面两种处理方案,回答下列问题:
Ⅰ、利用废液再生刻蚀液

(1)试剂2是HCl,固体B是Cu,通入的气体C是Cl2.(填化学式)
(2)写出加入试剂1发生反应的离子方程式:Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu.
Ⅱ、利用废液制备CuCl2•2H2O晶体
已知:有关金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH:
Fe3+Cu2+Fe2+
开始沉淀的pH2.75.48.1
沉淀完全的pH3.76.99.6
实验方案:

(1)为确保产品的纯度,试剂1为B,试剂2为D(填字母).
A.KMnO4 B.H2O2 C.NaOH   D.Cu2(OH)2CO3
(2)固体A的化学式为Fe(OH)3.为使A完全沉淀,调节pH的范围是[3.7,5.4).
(3)操作Ⅰ依次为加热浓缩、冷却结晶、过滤.操作Ⅰ整个过程中用到的硅酸盐仪器除了漏斗、烧杯、酒精灯外,还需要蒸发皿、玻璃棒.
(4)使用无水乙醇代替水进行洗涤的优点是减少CuCl2•2H2O 因溶于水而损失,且有利于后续干燥.

分析 Ⅰ.利用废液再生FeCl3刻蚀液,应除去溶液中的Cu2+,废液与过量的Fe反应置换出Cu,过滤,固体A为Cu与Fe的混合物,滤液中溶质为FeCl2,固体A与盐酸反应生成FeCl2,过滤除去Cu,FeCl2用氯气氧化得到FeCl3
Ⅱ.废液含有Fe2+、Fe3+、Cu2+,制备CuCl2•2H2O晶体,应将Fe2+、Fe3+除去,由离子开始沉淀及沉淀完全的pH可知,通过调节溶液pH进行除去,整个过程不能引入新杂质,废液中加入过量的H2O2,将Fe2+氧化为Fe3+,再调节溶液pH3.7~5.4之间,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤沉淀,试剂2可以为CuO、Cu(OH),CuCO3,Cu2(OH)2CO3,滤液经过加热浓缩、冷却结晶、过滤得到氯化铜晶体,由于氯化铜易溶于水,用酒精洗涤,可以减少CuCl2•2H2O 因溶于水而损失,酒精易挥发,有利于后续干燥.

解答 解:Ⅰ.利用废液再生FeCl3刻蚀液,应除去溶液中的Cu2+,废液与过量的Fe反应置换出Cu,过滤,固体A为Cu与Fe的混合物,滤液中溶质为FeCl2,固体A与盐酸反应生成FeCl2,过滤除去Cu,FeCl2用氯气氧化得到FeCl3
(1)由上述分析可知,试剂2是HCl,固体B是Cu,通入的气体C是Cl2
故答案为:HCl;Cu;Cl2
(2)加入试剂1发生反应的离子方程式:Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu,
故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu;
Ⅱ.废液含有Fe2+、Fe3+、Cu2+,制备CuCl2•2H2O晶体,应将Fe2+、Fe3+除去,由离子开始沉淀及沉淀完全的pH可知,通过调节溶液pH进行除去,整个过程不能引入新杂质,废液中加入过量的H2O2,将Fe2+氧化为Fe3+,再调节溶液pH3.7~5.4之间,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤沉淀,试剂2可以为CuO、Cu(OH),CuCO3,Cu2(OH)2CO3,滤液经过加热浓缩、冷却结晶、过滤得到氯化铜晶体,由于氯化铜易溶于水,用酒精洗涤,可以减少CuCl2•2H2O 因溶于水而损失,酒精易挥发,有利于后续干燥.
(1)为确保产品的纯度,试剂1的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,H2O2还原生成水,不引入新杂质,KMnO4会引入钾离子等杂质,故选H2O2
试剂2是调节溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去,氢氧化钠会引入钠离子,Cu2(OH)2CO3可以消耗氢离子,且不引入杂质,故选Cu2(OH)2CO3
故答案为:B;D;
(2)由上述分析可知,固体A的化学式为Fe(OH)3.由离子开始沉淀及沉淀完全的pH可知,为使A完全沉淀,调节pH的范围是[3.7,5.4),
故答案为:Fe(OH)3;[3.7,5.4);
(3)操作Ⅰ是从溶液中获得氯化铜晶体,操作依次为加热浓缩、冷却结晶、过滤.操作Ⅰ整个过程中用到的硅酸盐仪器除了漏斗、烧杯、酒精灯外,还需要蒸发皿、玻璃棒,
故答案为:加热浓缩;蒸发皿、玻璃棒;
(4)使用无水乙醇代替水进行洗涤的优点是:减少CuCl2•2H2O 因溶于水而损失,且有利于后续干燥,
故答案为:减少CuCl2•2H2O 因溶于水而损失,且有利于后续干燥.

点评 本题考查物质制备方案、物质分离提纯综合应用,侧重考查学生对原理、试剂、操作的分析评价,是对学生综合能力的考查,难度中等.

练习册系列答案
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6.实验室常用苯甲醛在浓氢氧化钠溶液中制备苯甲醇和苯甲酸,反应如图1:

已知:
①苯甲酸在水中的溶解度为:0.18g(4℃)、0.34g(25℃)、0.95g(60℃)、6.8g(95℃).  
②乙醚沸点34.6℃,密度0.7138,易燃烧,当空气中含量为1.83~48.0%时易发生爆炸.  
③石蜡油沸点高于250℃
④苯甲醇沸点为205.3℃
实验步骤如下:
①向图2所示装置中加入8g氢氧化钠和30mL水,搅拌溶解,稍冷,加入10mL苯甲醛.开启搅拌器,调整转速,使搅拌平稳进行,加热回流约40min.
②停止加热,从球形冷凝管上口缓缓加入冷水20mL,摇动均匀,冷却至室温.然后用乙醚萃取三次,每次10mL.水层保留待用.合并三次萃取液,依次用5mL饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤,10mL 10%碳酸钠溶液洗涤,10mL水洗涤,然后分液,将水层弃去,所得醚层进行实验步骤③.
③将分出的醚层,倒入干燥的锥形瓶中,加无水硫酸镁,注意锥形瓶上要加塞;将锥形瓶中溶液转入图3所示的蒸馏装置,先缓缓加热,蒸出乙醚;蒸出乙醚后必须改变加热方式、冷凝方式,继续升高温度并收集205℃~206℃的馏分得产品A.
④将实验步骤②中保留待用的水层慢慢地加入到盛有30mL浓盐酸和30mL水的混合物中,同时用玻璃棒搅拌,析出白色固体.冷却,抽滤,得到粗产品,然后提纯得产品B.
根据以上步骤回答下列问题:
(1)步骤②萃取时用到的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒外,还需分液漏斗(仪器名称).
(2)步骤②中饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤是为了除去未反应完的苯甲醛,而用碳酸钠溶液洗涤是为了除去醚层中极少量的苯甲酸.醚层中少量的苯甲酸是从水层转移过来的,请用离子方程式说明其产生的原因
(3)步骤③中无水硫酸镁的作用是吸收水分,锥形瓶上要加塞的原因是防止乙醚挥发与空气混合,发生爆炸,产品A为苯甲醇.
(4)步骤③中蒸馏除去乙醚的过程中采用的加热方式为水浴加热;蒸馏得产品A的加热方式是石蜡油油浴加热.
(5)步骤④中提纯产品B时所用到的实验方法为重结晶.

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