Question

某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl₂?2H₂O的工艺流程如图1：

回答下列问题：
（1）配平并完成化学方程式．焙烧过程中发生的主要反应为：

 

CuS+

 

+

 

O₂ 

高温  .

 

CuCl₂+

 

Na₂SO₄
（2）试剂A应选用

 

（填编号），理由是

 

．
①NaClO  ②Cl₂③H₂O₂溶液④浓硫酸
（3）过滤操作中除滤纸、玻璃棒外，还要用到的玻璃仪器有

 

；滤液B中大量含有的离子有

 

．
（4）为了获得CuCl₂?H₂O晶体，对滤液B进行的操作是：

 

，趁热过滤，过滤得到产品．分析有关物质的溶解度曲线（如图2），“趁热过滤”得到的固体是

 

，析出CuCl₂?H₂O晶体的合适温度为

 

．

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：流程分析废渣粉碎加入氯化钠，通入空气焙烧后加入盐酸酸浸，加入试剂A是氧化剂将亚铁离子氧化为铁离子，调节溶液PH使铁离子沉淀；过滤后的滤液中主要是氯化铜溶液蒸发浓缩，冷却结晶得到氯化铜晶体；
（1）利用化合价升降相等配出氧化剂和还原剂的化学计量数，然后根据原子守恒把其他物质配平；
（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）经过盐酸酸浸，NaClO调节PH值，过滤掉氢氧化铁后，溶液中还有Cu²⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-；
（4）蒸发浓缩后，由于同温下硫酸钠的溶解度小，会有大量硫酸钠析出；
40摄氏度时硫酸钠溶解度最大，硫酸钠最不容易析出，为了得到更多的析出CuCl₂?2H₂O晶体，温度略低于40℃的范围．

解答： 解：（1）CuS→Na₂SO₄ S化合价升高8，O₂→Na₂SO₄ O化合价降低2，O₂化合价降低2×2=4，根据化合价升降相等可得，CuS化学计量数为1，氧气的化学计量数为2，根据元素守恒Na₂SO₄化学计量数为1，NaCl化学计量数为2，CuCl₂化学计量数为1，配平化学方程式为CuS+2NaCl+2O₂

高温  .

CuCl₂+Na₂SO₄；
故答案为：1；2NaCl；2；1；1；
（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，故可以起到调节PH的作用，
故答案为：①；NaClO能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，且溶液显碱性，能增大溶液pH使Fe³⁺沉淀；
（3）过滤操作中除滤纸、玻璃棒外，还要用到的玻璃仪器有烧杯和漏斗；经过盐酸酸浸，NaClO调节PH值，过滤掉氢氧化铁后，溶液中还有Cu²⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-；
故答案为：烧杯、漏斗；Cu²⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-；
（4）由图乙可知硫酸钠的溶解度较小而且温度较高时随温度的变化不大，为了防止氯化铜晶体的析出，必须趁热过滤，加热浓缩时会有大量的硫酸钠析出；冷却结晶时尽量保证硫酸钠不析出，而40摄氏度时硫酸钠溶解度最大，为了能析出更多的CuCl₂?2H₂O晶体，故适宜温度为35～40℃．
故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶；Na₂SO₄；30～35℃．

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，重结晶法提纯物质温度的选择是易出错点．