Question

某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物（铁元素的化合价为+2和+3价），工业上以该废渣为原料生产CuCl₂的工艺流程如下：

焙烧过程中发生的主要反应为：CuS+2NaCl+2O₂高温CuCl₂+Na₂SO₄．
回答下列问题：
（1）焙烧前先进行粉碎的理由是

 

．
（2）试剂A应选用

 

（填编号）①NaClO、②Cl₂、③H₂O₂溶液、④浓硫酸
加入试剂A的目的是

 

．
（3）上述过滤操作中需要用到的玻璃仪器有

 

．
（4）从CuCl₂溶液得到CuCl₂晶体的操作是

 

（写出操作名称），该操作必需在HCl气流中进行，原因是

 

（用离子方程式表示）．
（5）如何检验滤液B中是否还有未沉淀的Fe³⁺

 

，
加试剂A调节溶液pH=4时，c（Fe³⁺）为

 

．（已知Ksp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39）

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）从反应速率角度考虑；
（2）试剂A满足能把亚铁离子氧化为铁离子和调节PH使酸性减弱两个功能；
（3）过滤是除去液体中混有的固体物质的一种方法，过滤用到的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒．
（4）从溶液中得到可溶性固体采用蒸发结晶的方法；加热时促进氯化铜的水解且生成的氯化氢易挥发造成水解完全，
要想得到较纯的无水氯化铜应在氯化氢气流中抑制其水解；
（5）Fe³⁺遇KSCN溶液变为血红色，作为检验Fe³⁺的特征试剂；
依据氢氧化铁的溶度积常数和Fe³⁺沉淀完全的浓度为c（Fe³⁺）＜10^-5mol?L^-1，计算氢氧根离子浓度得到溶液最小pH．

解答： 解：（1）粉碎增大了反应物接触面积，燃烧更充分，
故答案为：增大反应物接触面积，使燃烧更充分；
（2）NaClO、Cl₂、H₂O₂溶液、浓硫酸均能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，但氯水和硫酸溶液均呈酸性，NaClO溶液呈碱性，H₂O₂溶液氧化Fe²⁺氧化为Fe³⁺，消耗氢离子，故可以起到调节PH的作用，
故答案为：①③；将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，并调节溶液的pH至3～4，使Fe³⁺沉淀；
（3）过滤是除去液体中混有的固体物质的一种方法，过滤用到的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒；故答案为：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（4）从溶液中得到可溶性固体采用蒸发结晶的方法；由于CuCl₂在加热过程中水解被促进，且生成的HCl又易挥发而脱离体系，造成水解完全，
生成氢氧化铜，反应的离子方程式为：而不是CuCl₂，想得到无水CuCl₂的合理方法是，让CuCl₂?2H₂O晶体在干燥的HCl气流中加热脱水，
故答案为：蒸发结晶；Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；
（5）Fe³⁺遇KSCN溶液变为血红色，能检验Fe³⁺，取少量溶液于试管中，滴入KSCN溶液，若溶液显红色，证明还有未沉淀的Fe³⁺；
常温时，Fe（OH）₃的K_sp=2.6×10^-39，pH=4，c（H⁺）=10^-4mol/L，c（OH^-）=

Kw

c(H+)

=

10-14

10-4

10^-10mol/L，
Ksp=c（Fe³⁺）c³（OH^-）=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=2.6×10^-39，c（Fe³⁺）=

2.6×10-39

(10-10)3

=2.6×10^-9mol/L，
故答案为：取少量溶液于试管中，滴入KSCN溶液，若溶液显红色，证明还有未沉淀的Fe³⁺；2.6×10^-9mol/L．

点评：本题考查了物质的分离和提纯、离子的检验及沉淀溶解平衡，难度中等．注意除杂不能引入新的杂质．