Question

【题目】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H2O2的目的是______，调pH的最适宜范围为______。

(2)调pH过程中加入的试剂最好是_________。

A．NaOH B．CuO C．NH3·H2O D．Cu2(OH)2CO3

(3)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，写出该反应的化学方程式________________。

(4)称取所制备的CuCl样品0.2500g置于一定量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后加水20 mL，用0.1000mol﹒L－1的Ce(SO4)2溶液滴定，到达终点时消耗Ce(SO4)2溶液25.00mL。有关的化学反应为Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl－，Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+。计算该CuCl样品的质量分数_______________。

(5)在一定条件下用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下，将a mol·L－1的醋酸与b mol·L－1 Ba(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka＝_________(用含a和b的代数式表示)。

Answer 1

【答案】将Fe2+氧化为Fe3+，便于调整pH使其与Cu2+分离 3.2≤pH<4.4 BD 除净溶液中的H2O2，避免影响下一步CuCl的生成 2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O===2CuCl↓+Na2SO4+H2SO4 99.50% 2b×10-7/(a-2b)

【解析】

（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，能够将Fe2+氧化为Fe3+，便于调整pH值与Cu2+分离；

（2）为不引入新杂质，可以用氧化铜或氢氧化铜或碱式碳酸铜等调pH；

（3）双氧水有强氧化性，过量的H2O2除去可避免影响下一步CuCl的生成；亚硫酸钠具有还原性，能够把Cu2+还原为Cu+，据此写出反应的方程式；

（4）发生的反应有Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl－，Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+，根据上述化学反应关系：CuCl～Fe2+～Ce4+进行计算求出纯CuCl的质量，再求样品的纯度；

（5）根据溶液中存在的电荷守恒关系2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),计算出c(CH3COO-)和c(H+)，然后再计算出溶液中c(CH3COOH),最后计算出醋酸的Ka。

（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，Fe2+具有还原性，酸浸后加入H2O2，Fe2+能被双氧水氧化为高价离子，便于调整pH值与Cu2+分离，调pH步骤中加入的试剂最好是加入某种物质除去溶液中的酸且不引进新的杂质，所以要加入氧化铜或氢氧化铜或碱式碳酸铜，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，从而使三价铁离子和铜离子分离，因此调pH的最适宜范围为3.2≤pH<4.4；综上所述，本题答案是：将Fe2+氧化为Fe3+，便于调整pH使其与Cu2+分离；3.2≤pH<4.4。

（2）根据（1）分析可知调pH过程中加入的试剂最好是氧化铜或氢氧化铜或碱式碳酸铜等；综上所述，本题选BD。

（3）过氧化氢加热分解为水和氧气，将溶液中过量的H2O2除去可避免影响下一步CuCl的生成；因为CuSO4中+2价的铜能把Na2SO3中+4价的硫氧化成+6价的硫，向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3时生成白色的CuCl沉淀，反应的化学方程式为2CuSO4＋2NaCl＋Na2SO3＋H2O＝2CuCl↓＋2Na2SO4＋H2SO4；综上所述，本题答案是：除净溶液中的H2O2，避免影响下一步CuCl的生成；2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O ===2CuCl↓+Na2SO4+H2SO4。

（4）设样品中CuCl的质量为x，有关的化学反应为：Fe3++CuCl＝Fe2++Cu2++Cl-，Ce4++Fe2+＝Fe3++Ce3+，则由化学反应方程式可知：CuCl～～～Fe2+～～～Ce4+，则有CuCl～Ce4+，因此：1:1= n（CuCl）：（25.00×10-3×0.1000），所以n（CuCl）=2.50×10-3mol，则该样品CuCl的质量为2.50×10-3mol×99.5g/mol＝0.24875g，所以0.2500g该样品CuCl的质量分数为0.24875g/0.2500g×100%=99.50%；综上所述，本题答案是：99.50%。

(5) 由电荷守恒：2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),由于2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)=2×b/2=bmol/L，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，根据电离平衡CH3COOH CH3COO－+ H+可知c（CH3COOH）=(a/2-b)mol/L, c(H+)=10-7mol/L, c(CH3COO-)= bmol/L,所以：Ka＝10-7×b/(a/2-b)= 2b×10-7/(a-2b)；综上所述，本题答案是：2b×10-7/(a-2b)。