题目内容

一化学研究性学习小组对某工厂利用FeCl3溶液与铜反应制印刷电路板所得废液进行探究．
（1）甲同学取10mL废液，向其中加入足量的AgNO3溶液，得到的沉淀经过滤、洗涤、干燥、称重为8.61g，乙同学另取10mL废液，加入某试剂，将pH调至4.0，产生沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，冷却后称重得0.32g．
已知有关金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH为：
Fe3+：2.7～3.7；Cu2+：5.2～6.4；Fe2+：7.6～9.6
试求：
（1）上述废液中c（Fe3+）=
 
；c（Cu2+）=
 
；c（Fe2+）=
 

（2）两同学为了从废液中回收铜，取上述1L废液加入铁粉，充分反应．请画出加入铁粉的物质的量与废液中铜离子的物质的量的关系曲线，并利用该曲线计算，当铜离子的物质的量减少一半时，加入铁粉的质量为多少克？
 

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分析：（1）甲同学实验操作的到的8.61g沉淀为氯化银；乙同学pH调至4.0时，产生的沉淀为氢氧化铁，氢氧化铁受热分解为氧化铁和水，氧化铁为0.32g，可求出铁离子浓度，根据2Fe3++Cu═Cu2++2Fe2+和电荷守恒可求得亚铁离子和铜离子浓度；
（2）上述1L废液含有n（Fe3+）=0.4mol，n（Cu2+）=0.08mol，铁先发生Fe+2Fe3+=3Fe2+ 后发生Cu2++Fe=Fe2++Cu，0.4molFe3+消耗0.2molFe，此时n（Cu2+）=0.08mol，然后Cu2++Fe=Fe2++Cu反应，消耗铁的物质的量与Cu2+减少的物质的量相等，以此关系画图即可；有图可看出当铜离子物质的量变为0.4mol时，加入铁的物质的量为0.6mol．
解答：解：（1）甲同学实验操作的到的8.61g沉淀为氯化银，物质的量是0.06mol，则Cl-物质的量为0.06mol，乙同学pH调至4.0时，只有Fe3+沉淀而且沉淀完全，沉淀为氢氧化铁，灼烧得到0.32gFe2O3，物质的量为0.002mol，根据元素守恒可知Fe3+的物质的量为0.004mol，c（Fe3+）=
0.004mol
0.01L
=0.4 mol?L-1；由2Fe3++Cu═Cu2++2Fe2+可知2n（Cu2+）=n（Fe2+），由电荷守恒可知，3n（Fe3+）+2n（Cu2+）+2n（Fe2+）=n（Cl-），即n（Cu2+）+n（Fe2+）=
1
2
（0.06mol-0.004mol×3）=0.024mol，n（Cu2+）+n（Fe2+）=n（Cu2+）+2n（Cu2+）=0.024mol，求得：n（Cu2+）=0.008mol，c（Cu2+）=
0.008mol
0.01L
=0.8 mol?L-1，则
n（Fe2+）=2n（Cu2+）=0.016mol，c（Fe2+）=
0.016mol
0.01L
=1.6 mol?L-1，
故答案为：0.4 mol?L-1；0.8 mol?L-1 ；1.6 mol?L-1；
（2）上述1L废液含有n（Fe3+）=0.4mol，n（Cu2+）=0．，8mol，铁先发生Fe+2Fe3+=3Fe2+ 后发生Cu2++Fe=Fe2++Cu，0.4molFe3+消耗0.2molFe，此时
n（Cu2+）=0.8mol，得到坐标（0.2，0.8），然后Cu2++Fe=Fe2++Cu反应，消耗铁的物质的量与Cu2+减少的物质的量相等，可得到如下几个坐标（0.4，0.6）、（0.6，0.4）（0.8，0.2）、（1.0，0）以此关系画图即可；当铜离子物质的量变为0.4mol时，加入铁的物质的量为0.6mol，质量为0.6mol×56g/mol=33.6g．
故答案为：精英家教网；33.6g．
点评：本题考查铜、铁极其离子的反应，侧重于物质的推断和离子浓度的计算，体现了电荷守恒思想，作图能力和计算能力一直是难点．
练习册系列答案
相关题目
Cu-Fe合金由于长时间置于空气中表面产生了一层氧化膜（成分为Fe2O3和CuO），一化学研究性学习小组对其进行如下探究，请按要求完成下列探究报告．
[探究目的]实验测定样品中Fe，Cu的质量．
[探究思路]设计实验测量有关反应物和生成物的量，并通过计算确定样品中Fe，Cu的质量．
[实验探究]（本实验中的气体体积均已换算成标准状况）
①将此合金5.76g置于烧杯中，然后将稀H2SO4逐渐缓慢加入至过量，收集产生的气体测得其体积为VmL．过滤得浅绿色溶液A（不含Cu2+），还有滤渣B．
②将滤渣B投入到一定浓度的HNO3中，完全溶解，收集产生的气体，经分析气体是NO和NO2的混合气体，总体积896mL，其中NO2体积为224mL．
③将①中所得的滤液加入到足量的稀HNO3中，充分反应后再加入足量的NaOH溶液，将产生的沉淀全部滤出，充分加热灼烧得红棕色固体，称量该固体的质量为3.2g．
[结果处理]
（1）A中存在的阳离子有
Fe2+，H+
Fe2+，H+
，滤渣B为
Cu
Cu
．
（2）依次写出步骤③中加入HNO3时发生反应的离子反应方程式
3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O
3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O
．
（3）被腐蚀前的合金中Fe的质量为
2.24
2.24
g，Cu的质量为
3.2
3.2
g．
（4）实验探究①中V为
448
448
mL．
一化学研究性学习小组对某Na2CO3和NaHCO3的混合溶液（以下简称“样品溶液”）的组成进行探究．请按要求完成下列研究报告．
【资料获悉】36.5%的浓盐酸的密度为1.19g?cm-3．
【探究思路】用1.00mol?L-1的稀盐酸测定样品溶液的组成．
【实验探究】用36.5%的浓盐酸配制1.00mol?L-1的稀盐酸需要的玻璃仪器有烧杯、容量瓶、量筒、
玻璃棒、胶头滴管
玻璃棒、胶头滴管
．
取20.0mL样品溶液不断加入1.00mol?L-1的稀盐酸，加入盐酸的体积和产生的现象见下表．
反应阶段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
盐酸体积x/mL 0＜x≤10.0 10.0＜x≤40.0 x＞40.0
现  象 无气体 有气体 无气体
第I阶段溶液中反应的离子方程式为：
CO32-+H+=HCO3-
CO32-+H+=HCO3-
．
样品溶液中c（CO32-）=
0.500mol?L-1
0.500mol?L-1
．
【交流讨论】（1）如果将2.85g 某Na2CO3和NaHCO3的固体混合物溶于水制成溶液，然后逐滴加入1.00mol?L-1的稀盐酸并充分反应，若第Ⅰ阶段消耗盐酸的体积为15.0mL，当滴加到45.0mL时，反应的第Ⅱ阶段结束．则此Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3的质量分数是多少？
（2）有同学认为，测定Na2CO3和NaHCO3固体混合物中Na2CO3的质量分数，完全不必将混合物配制成溶液，也不必要使用其他反应试剂，即可达到目的，则此时实验的主要操作方法的名称是称量和
加热
加热
，在实验中需要测定的数据有
加热前、后固体的质量
加热前、后固体的质量
．
某氮肥硫酸铵中混有硫酸氢铵．为测定该氮肥的含氮量，一化学研究性学习小组取一定量氮肥样品，研磨使其混合均匀，备用．已知：
氢氧化钠少量时：2NH4HSO4+2NaOH=（NH4）2SO4+Na2SO4+2H2O
氢氧化钠过量时：NH4HSO4+2NaOH=Na2SO4+NH3↑+2H2O
（1）同学们设计的实验装置如图所示，请回答相关问题．
①装置中碱石灰的作用是
吸收氨气中的水蒸气（干燥氨气）
吸收氨气中的水蒸气（干燥氨气）
．
②广口瓶内四氯化碳的作用是
防止倒吸
防止倒吸
．
③指导老师指出，用该装置进行实验，即使氢氧化钠足量且实验过程中无氨气外泄，测得的样品含氮量仍将偏低，其原因可能是
残留在反应装置中的氨气未被稀硫酸吸收
残留在反应装置中的氨气未被稀硫酸吸收
．
（2）同学们改进实验装置后（改进装置图略），进行如下实验．称取不同质量的上述样品分别与40.00mL相同浓度的氢氧化钠溶液相混合，完全溶解后，加热充分反应（此温度下铵盐不分解），并使生成的氨气全部被稀硫酸吸收，测得氨气的质量．部分实验数据如下：
氢氧化钠溶液体积/mL 40.00mL
样品质量/g 7.750 15.50 23.25
氨气质量/g 1.870 1.870 1.700
请计算（计算结果保留两位小数）：
①样品中的氮元素的质量分数是
19.87
19.87
%．
②所用氢氧化钠溶液的物质的量浓度为
3.25
3.25
mol/L．
③若样品质量为31.00g，则生成氨气的质量为
1.53
1.53
g．

I、二氧化硫是重要的工业原料，探究其制备方法和性质具有非常重要的意义。

（1）工业上用黄铁矿（FeS2，其中S元素为－l价）在高温下和氧气反应制备SO2：

，该反应中被氧化的元素是________（填元素符号）。

（2）一化学研究性学习小组设计用如下装置验证二氧化硫的化学性质．

①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为________________________________。

②为验证二氧化硫的还原性，充分反应后，取试管b中的溶液分成三份，分别进行如下实验：

方案Ⅰ：向第一份溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成

方案Ⅱ：向第二份溶液加入品红溶液，红色褪去

方案Ⅲ：向第三份溶液加入BaC!：溶液，产生白色沉淀上述方案合理的是方案______（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）；试管b中发生反应的离子反应方程式为____________________。

③当通入二氧化硫至试管c中溶液显中性时，溶液中c（Na+）＝________________（用含硫元素微粒浓度的代数式表示）。

Ⅱ、另一化学研究性学习小组在实验室条件下以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）。

步骤一：电解精制：

电解时，粗铜应与电源的______极相连。阴极上的电极反应式为____________。

步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请写出该反应的离子方程式：

____________________________________________________________。

 

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