Question

5．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39.2g（精确到0.1g），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；
（2）固体KClO₃与浓HCl反应生成氯气和氯化钾、水；
（3）要控制反应生成氯气的速率可以通过调节液漏斗的活塞，控制浓盐酸的加入量；
（4）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，
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
    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 本题考查了铁及其化合物的性质、氯气的制备、有关方程式的计算，题目难度不大，熟悉物质的性质和反应原理是解题关键．