Question

【题目】以黄铜矿(CuFeS2)、FeCl3和乳酸[CH3CH(OH)COOH]为原料可制备有机合成催化剂CuCl和补铁剂乳酸亚铁{[CH3CH(OH)COO]2Fe}。其主要实验流程如下：

(1) FeCl3溶液与黄铜矿发生反应的离子方程式为___________________________________________。

(2)向溶液1中加入过量铁粉的目的是_______________________________________________。

(3)过滤后得到的FeCO3固体应进行洗涤，检验洗涤已完全的方法是__________________________。

(4)实验室制备乳酸亚铁的装置如图所示。

①实验前通入N2的目的是_______________________________________。

②某兴趣小组用KMnO4滴定法测定样品中Fe2＋含量进而计算产品中乳酸亚铁的质量分数，结果测得产品的质量分数总是大于100%，其原因可能是_______________________________________________。

(5)已知：

①CuCl为白色晶体，难溶于水和乙醇，在空气中易氧化；可与NaCl溶液反应，生成易溶于水的NaCuCl2。

②NaCuCl2可水解生成CuCl，温度、pH对CuCl产率的影响如图所示。

由CuCl(s)、S(s)混合物提纯CuCl的实验方案为：将一定量的混合物溶于饱和NaCl溶液中，________________________________________________________________________。(实验中须使用的试剂有：饱和NaCl溶液，0.1 mol·L－1 H2SO4、乙醇；除常用仪器外须使用的仪器有：真空干燥箱)。

Answer 1

【答案】CuFeS2＋3Fe3＋＋Cl－===4Fe2＋＋CuCl＋2S 除去溶液中的Fe3＋，提高产品的纯度 取最后一次洗涤后的滤液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀，则洗涤完全 排尽装置中的空气，防止Fe2＋被氧化 KMnO4具有强氧化性，可将Fe2＋和乳酸根离子中的羟基一同氧化 过滤,控制温度60 ℃左右,向滤液中滴加0.1 mol·L－1 H2SO4，控制溶液的pH为2.0～2.5左右，搅拌、趁热过滤。用乙醇洗净所得固体，置于真空干燥箱中干燥

【解析】

由实验流程可知，向黄铜矿(CuFeS2)中加入FeCl3溶液发生氧化还原反应生成FeCl2、CuCl固体和硫单质，经过滤得到固体为CuCl和S，进一步分离可得CuCl；溶液1中含有FeCl2和FeCl3，加入过量的铁粉除去溶液中的Fe3＋得到溶液2为纯度较高的FeCl2溶液，向溶液2中加入碳酸钠溶液生成FeCO3沉淀，过滤后加乳酸得到乳酸亚铁{[CH3CH(OH)COO]2Fe}。

亚铁离子容易被氧气氧化，制备过程中应在无氧环境中进行，实验前通入N2排尽装置中的空气，装置中FeCO3和乳酸发生反应制备乳酸亚铁{[CH3CH(OH)COO]2Fe}，据此解答。

(1) 由上述分析可以知道，FeCl3溶液与黄铜矿发生反应的离子方程式为CuFeS2＋3Fe3＋＋Cl－===4Fe2＋＋CuCl＋2S。

因此，本题正确答案是：CuFeS2＋3Fe3＋＋Cl－===4Fe2＋＋CuCl＋2S；
(2) 溶液1中含有FeCl3，向溶液1中加入过量铁粉的目的是除去溶液中的Fe3＋，提高产品的纯度。

因此，本题正确答案是：除去溶液中的Fe3＋，提高产品的纯度；

(3)FeCO3固体会吸附溶液中的Cl-，所以检验洗涤已完全应检验是否含有Cl-，方法为：取最后一次洗涤后的滤液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀，则洗涤完全，

因此，本题正确答案是：取最后一次洗涤后的滤液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀，则洗涤完全；

(4)①亚铁离子容易被氧气氧化，实验前通入N2的目的是排尽装置中的空气，防止Fe2＋被氧化。

因此，本题正确答案是：排尽装置中的空气，防止Fe2＋被氧化；

②乳酸根中含有羟基，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，导致消耗高锰酸钾的增大，计算中按亚铁离子被氧化，故计算所得乳酸亚铁的质量偏大，产品中乳酸亚铁的质量分数会大于100%，
因此，本题正确答案是：KMnO4具有强氧化性，可将Fe2＋和乳酸根离子中的羟基一同氧化。

(5)根据题给信息，将一定量的混合物溶于饱和NaCl溶液中，CuCl与NaCl溶液反应，生成易溶于水的NaCuCl2，过滤后除去S；将NaCuCl2水解生成CuCl，根据温度、pH对CuCl产率的影响的曲线，应选择温度60 ℃左右，控制溶液的pH为2.0～2.5左右，具体的操作为：过滤，控制温度60 ℃左右，向滤液中滴加0.1 mol·L－1 H2SO4，控制溶液的pH为2.0～2.5左右，搅拌、趁热过滤。用乙醇洗净所得固体，置于真空干燥箱中干燥，最后用乙醇洗净所得固体，置于真空干燥箱中干燥，

因此，本题正确答案是：过滤，控制温度60 ℃左右，向滤液中滴加0.1 mol·L－1 H2SO4，控制溶液的pH为2.0～2.5左右，搅拌、趁热过滤。用乙醇洗净所得固体，置于真空干燥箱中干燥。