Question

3．制印刷电路的废液含有大量CuCl₂、FeCl₂和FeCl₃，测得某废腐蚀液中含CuCl₂1.5mol•L^-1、FeCl₂ 3.0mol•L^-1、FeCl₃ 1.0mol•L^-1、HCl 3.0mol•L^-1．取废腐蚀液200mL按如下流程在实验室进行实验，

回答下列问题：
（1）用上述方法获得的铜粉中含有杂质，除杂所需试剂是稀盐酸；检验废腐蚀液中含有存在Fe²⁺的方法是取少量腐蚀液，滴加KMnO₄溶液，KMnO₄溶液褪色（注明试剂、现象）．
（2）实验室可用浓盐酸和固体MnO₂反应制备Cl₂．此反应中体现了盐酸的酸性和还原性性质，反应的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O．利用图1制备Cl₂并通入到FeCl₂溶液中获得FeCl₃溶液．请从图2中挑选所需的仪器，完成图1中的装置简图（可添加必要的塞子、玻璃导管、胶皮管．不画固定装置），并标明容器中所装试剂名称．

（3）按上述流程操作，需称取Fe粉的质量应不少于39.2g，需通入Cl₂的物质的量不少于0.75mol．

Answer 1

分析 腐蚀废液中加入过量的铁粉，三价铁离子与铁反应生成二价铁离子，铜离子与铁反应生成铜和二价铁离子，搅拌过滤得到固体铜和过量的铁粉，滤液为氯化亚铁溶液，向滤渣中加入足量盐酸或稀硫酸溶解铁粉过滤得到纯净的铜，向氯化亚铁溶液中通入氯气反应生成氯化铁，
（1）铜与盐酸不反应，铁粉与盐酸反应生成氯化亚铁；亚铁离子具有还原性，据此解答即可；
（2）依据化学反应方程式判断即可；根据Cl₂与FeCl₂反应生成FeCl₃，考虑尾气吸收画出图即可；
（3）根据铁与CuCl₂、FeCl₃、HCl反应求出参加反应的铁粉的质量；根据Cl₂与FeCl₂反应生成FeCl₃计算出Cl₂的物质的量．

解答 解：（1）铜与盐酸不反应，铁粉与盐酸反应生成氯化亚铁，所以加入盐酸可以除去铜中的铁粉，亚铁离子具有还原性，能与高锰酸钾溶液反应使其褪色，故答案为：稀盐酸；取少量腐蚀液，滴加KMnO₄溶液，KMnO₄溶液褪色；
（2）二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰和氯气，其中氯化锰中的氯离子来源于稀盐酸，此时盐酸体现酸性，生成氯气，表现盐酸的还原性，离子反应方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O，Cl₂与FeCl₂反应生成FeCl₃，用氢氧化钠溶液尾气要吸收，装置为；
故答案为：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-═Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；酸性和还原性； ；
（3）Fe+CuCl₂ =FeCl₂ +Cu
0.3mol 1.5mol•L^-1×0.2L 0.3mol
Fe+2FeCl₃ =3FeCl₂
0.1mol 1.0mol•L^-1×0.2L 0.3mol
Fe+2HCl=FeCl₂ +H₂↑
0.3mol 3.0mol•L^-1×0.2L 0.3mol
共消耗Fe粉的物质的量为0.7mol，生成FeCl₂的物质的量为 0.9mol，原溶液中含有FeCl₂=3.0mol•L^-1×0.2L=0.6mol
Fe粉的质量为0.7mol×56g/mol=39.2g，
Cl₂+2FeCl₂ =2FeCl₃
0.75mol 1.5mol
故答案为：39.2；0.75．

点评 本题主要考查了学生铁及化合物的性质，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度不大．