Question

2．印刷电路的废腐蚀液含有大量CuCl₂、FeCl₂和FeCl₃，任意排放将导致环境污染及资源的浪费．可从该废液中回收铜，并将铁的化合物全部转化为FeCl₃溶液，作为腐蚀液原料循环使用．测得某废腐蚀液中含CuCl₂ 1.5mol/L、FeCl₂  3.0mol/L、FeCl₃  1.0mol/L、HCl  3.0mol/L，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）上述方法获得的铜粉中含有杂质，除杂所需试剂是HCl（填化学式）．
（2）实验室可用固体KClO₃与浓HCl反应制备Cl₂，此反应中Cl₂既是氧化产物，又是还原产物．反应的化学方程式为KClO₃+6HCl（浓）=3Cl₂↑+KCl+3H₂O．
（3）如图是实验室制备Cl₂并通入FeCl₂溶液中获得FeCl₃溶液的部分装置．

实验中，必需控制氯气的速度，使导管口逸出的气泡每秒1～2个，以便被FeCl₂溶液完全吸收．控制生成氯气速度的操作是：缓慢旋动分液漏斗的活塞，调节液体滴下的速度．
（4）按上述流程操作，需称取Fe粉的质量应不少于39.2 g（精确到0.1g），需通入Cl₂的物质的量不少于0.75 mol．

Answer 1

分析 测得某废腐蚀液中含CuCl₂ 1.5mol/L、FeCl₂  3.0mol/L、FeCl₃  1.0mol/L、HCl  3.0mol/L，取废腐蚀液200mL，向废腐蚀液中加入过量Fe粉，发生的反应有CuCl₂+Fe=Cu+FeCl₂、2FeCl₃+Fe=3FeCl₂、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑，然后过滤得到Cu、Fe和FeCl₂溶液，向滤液中通入氯气发生反应2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃，从而得到氯化铁溶液；
（1）Cu粉中含有Fe，用稀盐酸除去Cu中Fe；
（2）实验室可用固体KClO₃与浓HCl反应制备Cl₂，此反应中Cl₂既是氧化产物，又是还原产物，根据元素守恒知，还生成氯化钾和水；
（3）缓慢旋动分液漏斗的活塞，调节液体滴下的速度，从而控制生成氯气速率；
（4）根据方程式中各个物理量之间的关系式进行计算．

解答 测得某废腐蚀液中含CuCl₂ 1.5mol/L、FeCl₂  3.0mol/L、FeCl₃  1.0mol/L、HCl  3.0mol/L，取废腐蚀液200mL，向废腐蚀液中加入过量Fe粉，发生的反应有CuCl₂+Fe=Cu+FeCl₂、2FeCl₃+Fe=3FeCl₂、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑，然后过滤得到Cu、Fe和FeCl₂溶液，向滤液中通入氯气发生反应2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃，从而得到氯化铁溶液；
（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，故答案为：HCl；
（2）固体KClO₃与浓HCl反应生成氯气和氯化钾、水，化学方程式：KClO₃+6HCl（浓）=3Cl₂↑+KCl+3H₂O，故答案为：KClO₃+6HCl（浓）=3Cl₂↑+KCl+3 H₂O；
（3）缓慢旋动分液漏斗的活塞，调节液体滴下的速度，可以控制生成氯气速度，故答案为：缓慢旋动分液漏斗的活塞，调节液体滴下的速度；
（4）加入铁粉后，分别于氯化铜、氯化铁、盐酸反应，
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0.3mol+0.1mol+0.3mol=0.7mol，质量为0.7mol×56g/mol=39.2g，
    Cl₂+2FeCl₂=2FeCl₃
A 0.75mol   1.5mol
所以共消耗氯气的物质的量为0.75mol，
故答案为：39.2；0.75．

点评 本题考查物质分离和提纯，涉及除杂、化学方程式的有关计算、氧化还原反应、实验基本操作等知识点，为高频考点，明确物质性质、反应原理、基本实验操作方法即可解答，注意化学用语的正确运用，为易错点．