Question

【题目】从某废液（含有Fe2+、Cu2+、Cl﹣）中回收铜并制得纯净的FeCl3溶液．现以制得纯净的FeCl3溶液为原料制取优良的水处理剂高铁酸钾（K2FeO4），其流程如图：
已知：高锰酸钾（K2FeO4）位暗紫色固体，可溶于水．在中性或酸性溶液中逐渐分解，在碱性溶液中稳定．高锰酸钾具有强氧化性．高锰酸钾（K2FeO4）与水作用产生Fe（OH）3 ．
（1）检验废液中含有Fe2+选用的试剂是（填化学式）；从废液中制得纯净的FeCl3溶液加入的试剂除铁粉外，还需要一种试剂是（填化学式），加入时发生反应的离子方程式为 ．
（2）高锰酸钾（K2FeO4）在处理水过程中的作用是和 ．
（3）“氧化”过程反应的离子方程式为 ．
（4）过滤时需用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和 ， 上述工艺得到的高锰酸钾常含有杂志，可用重结晶法提纯，操作是：将粗产品用溶解，然后 ．
（5）用回收的铜为原料可制得粗制CuSO45H2O晶体（含有少量的FeSO47H2O），除去CuSO45H2O晶体中杂志的方法是：向溶液中加入H2O2 ， 再调解溶液pH，过滤即可制得纯净的CuSO4溶液，进而制得纯净CuSO45H2O的晶体． 已知：室温时一些物质的Kaq如表：

化学式	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
Kaq	8.0×10﹣16	8.0×10﹣18	8.0×10﹣20

已知溶液中的离子浓度小于1×10﹣6molL﹣1时就认定沉淀完全．
加双氧水的目的是；若溶液中CuSO4的浓度为3.0molL﹣1 ， 通过计算说明此方法可除去粗制CuSO45H2O晶体中FeSO47H2O的理由 ．

Answer 1

【答案】
（1）KMnO4； Cl2；2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl﹣
（2）杀菌消毒；净水
（3）2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O
（4）漏斗；饱和KOH溶液；加热浓缩、冷却结晶、过滤
（5）将亚铁离子氧化成铁离子；通常认为溶液中的离子浓度小于1×10﹣6mol?L﹣1时就认定沉淀完全,设溶液中CuSO4的浓度为3.0mol?L﹣1,则Cu（OH）2开始沉淀时的pH为4,Fe3+完全沉淀时溶液的pH为3.3,通过计算确定上述方案可行
【解析】解：（1）亚铁离子具有还原性，高锰酸根离子具有氧化性，两者反应，反应的离子反应为MnO4﹣+5Fe2++8H+═Mn2++5Fe3++4H2O，高锰酸钾溶液褪色，所以可选择KMnO4溶液检验废液中含有Fe2+，从废液中制得纯净的FeCl3溶液加入的试剂除铁粉外，还需要通入氯气氧化亚铁离子，反应的方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl﹣，

所以答案是：KMnO4；2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl﹣；（2）K2FeO4中铁元素化合价为+6价，具有强氧化性，可以杀菌消毒，被还原剂还原为铁离子，铁离子水解生成氢氧化铁胶体，反应的离子方程式为：Fe3++3H2OFe（OH）3（胶体）+3H+，可以吸附悬浮杂质起到净水的主要作用，

所以答案是：杀菌消毒；净水；（3）反应中NaClO是氧化剂，氧化产物是Na2FeO4，反应中FeCl3→Na2FeO4，铁元素化合价由+3价升高为+6价，化合价总升高3价，NaClO→NaCl，氯元素化合价由+1降低为﹣1价，化合价总共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故FeCl3系数为2，NaClO系数为3，由铁元素守恒可知Na2FeO4系数为2，由氯元素守恒可知NaCl系数为2×3+3=9，由氢元素守恒可知H2O系数为5，配平方程式为2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O，根据电荷守恒可得2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O，

所以答案是：2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O；（4）过滤分离溶液与不溶性固体，在铁架台上放漏斗，漏斗下方为烧杯，然后利用玻璃棒引流，进行过滤操作，所以需用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和漏斗，由题目信息可知，K2FeO4可溶于水，在中性或酸性溶液中能分解，在碱性溶液中稳定，在分离提提纯的时候就要在碱性环境中进行，要防止引入新杂质，所以需要将K2FeO4粗产品在稀KOH溶液中溶解，然后加入饱和KOH溶液，然后加热浓缩、冷却结晶、过滤，

所以答案是：漏斗；饱和KOH溶液；加热浓缩、冷却结晶、过滤；（5）根据表中三种物质的KSP计算得出：KSP[Fe（OH）2]=c（OH﹣ ）2×c（Fe2+），Fe2+沉淀完全时的C（OH﹣）= = ×10﹣6mol/L，对应溶液的pH=14+lgC（OH﹣），KSP[Fe（OH）3]=c（OH﹣ ）3×c（Fe3+），Fe3+完全沉淀时C（OH﹣）= =2× mol/L，对应溶液的pH=14+lgC（OH﹣）≈4，KSP[Cu（OH）2]=c（OH﹣ ）2×c（Cu2+），Cu2+开始沉淀时的C（OH﹣）= =1×10﹣10mol/L，对应溶液的pH=14+lgC（OH﹣）=4，Cu2+完全沉淀时的C（OH﹣）= = ×10﹣7mol/L，对应溶液的pH=14+lgC（OH﹣）=7﹣ ，因此需将亚铁离子转化为铁离子，而铁离子沉淀完全时，铜离子未开始沉淀，加入双氧水的目的是将亚铁离子氧化为铁离子，将铁离子完全沉淀的pH为3.3，而铜离子开始沉淀的pH为4.0，因此可用该方法除去粗制CuSO45H2O晶体中FeSO47H2O，

所以答案是：通常认为溶液中的离子浓度小于1×10﹣6molL﹣1时就认定沉淀完全，设溶液中CuSO4的浓度为3.0molL﹣1，则Cu（OH）2开始沉淀时的pH为4，Fe3+完全沉淀时溶液的pH为3.3，通过计算确定上述方案可行．