题目内容

【题目】某实验小组采用刻蚀废液(主要含CuCl2、FeCl3、FeCl2、HCl)制取Cu和Cu2Cl2,实验流程如下:

已知:Cu2Cl2是白色固体,微溶于水,难溶于乙醇,受潮后在空气中易被迅速氧化。

(1)“预处理"时,需用Na2CO3调节溶被至微酸性而不是碱性,其原因是_____

(2)“还原Ⅰ”需在80℃条件下进行,适宜的加热方式为_______

(3)“还原Ⅱ”中,Cu2+参与反应的离子方程式为______

(4)“搅拌”时加入NaCl粉末的作用是________

(5)“过滤Ⅱ”得到的Cu2Cl2需用无水乙醇洗涤,并在真空干燥机内于70℃干燥2小时,冷却,密封包装。于70℃真空干燥的目的是_________

(6)①请设计从“过滤Ⅰ”所得滤渣中获取Cu的实验方案:_______(实验中可供选择的试剂:稀硫酸、稀硝酸、蒸馏水)。

②现欲测定途径a、b回收铜元素的回收率比,请补充实验方案:_______________,分别按途径a、b制取Cu和Cu2Cl2,测得Cu的质量为m1g,Cu2Cl2的质量为m2g,则途径a、b铜素的回收率比为________(铜元素回收率=产品中铜元素质量/废液中铜元素的质量×100%)

【答案】 防止Cu形成沉淀 水浴加热 2Cu2++SO32-+2C1-+H2O=Cu2C12↓+SO42-+2H+ Cu2Cl2微溶于水,增大Cl-浓度,有利于Cu2Cl2析出(沉淀) 加快乙醇和水的挥发,防止Cu2Cl2被空气氧化 稀硫酸加到滤渣中,搅拌,充分反应至无气体产生为止,过滤并用蒸馏水洗涤2~3次,低温烘干 取两份相同体积的预处理后的水样 199m1/128m2

【解析】(1)如果调节溶液至弱碱性,就有可能形成氢氧化铜沉淀,造成铜元素的损失。

(2)反应的适宜条件是80℃,低于水的沸点,所以合理的加热方式是水浴加热。

(3)“还原Ⅱ”中,加入亚硫酸钠的目的是为了将铜离子还原为Cu2Cl2,从溶液中析出,亚硫酸根应该被氧化为硫酸根离子,反应为:2Cu2++SO32-+2C1-+H2O=Cu2C12↓+SO42-+2H+。

(4)题目已知Cu2Cl2微溶于水,加入氯化钠固体可以增大溶液中的Cl-浓度,进一步降低Cu2Cl2的溶解度,有利于其析出。

(5)加热到70℃是为了使乙醇和水快速气化,加快干燥的速率,同时已知:Cu2Cl2受潮后在空气中易被迅速氧化,干燥时为了避免其被空气氧化,选择了真空干燥。

(6)①过滤Ⅰ得到的固体是Fe和Cu,Cu不与稀硫酸反应,而Fe会与硫酸反应转化为硫酸亚铁溶于水,所以实验方案为:稀硫酸加到滤渣中,搅拌,充分反应至无气体产生为止,过滤并用蒸馏水洗涤2~3次,低温烘干(避免Cu被氧化)。

②欲测定途径a、b回收铜元素的回收率比,应该取用相同的起始原料,进行不同途径的处理,所以答案为:取两份相同体积的预处理后的水样。设废液中含有的铜元素的质量为mg,则途径a的回收率为m1/m;途径2的回收率为128m2/199m;所以途径a、b的回收率之比为:(m1/m)∶(128m2/199m)=199 m1∶128m2。

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