题目内容
随着信息产业的高速发展和家用电器的普及，我国印刷电路板（PCB）的生产呈现急剧增长之势．废旧电路板的增多给我们带来了环境问题，目前我们台州大多采用32%～35%的FeCl3溶液溶解印刷线路板上的金属铜，从而进行对铜的回收和利用．经分析腐蚀废液中主要含有HCl、FeCl2和CuCl2等溶质．
（1）用32%～35%的FeCl3溶液溶解印刷线路板上的金属铜的原理是（用离子方程式表示）： ．
（2）工业上有多种回收腐蚀废液中铜的方法，下面是常用的两种方法：
Ⅰ、电化学方法回收腐蚀废液中铜，则阳极（石墨）上的电极反应式为： ．
Ⅱ、工业上也可以用铁粉回收腐蚀废液中的铜：
①用铁粉回收铜的实验操作为 ．②科学家对铁置换铜工艺的研究如下：
分别用还原铁粉、废铁屑和废铁屑在超声波粉碎处理下置换铜，将置换出的铜粉放入250mL烧杯中，加入120mL 1.5mol?L-1的硫酸，水浴加热，控制温度在70℃，搅拌，在10、20、30、40、50、60min时，分别用吸管移取0.5g左右的铜于试管内，将上层清液倒回小烧杯中，用蒸馏水洗净试样，过滤，在105℃烘箱中烘干后测定铜粉中铁的含量．其结果如图：
已知a表示用还原铁粉置换铜的除铁效果，b表示用废铁屑置换铜的除铁效果，c表示用废铁屑在超声波下置换铜的除铁效果，你认为除铁效果最好的是 （填a、b或c），其原因是 ．
（3）工业上也可用腐蚀废液生成CuCl2?2H2O，从而进行对废液的利用，其工艺流程如图：
已知：pH≥9.6时，Fe2+ 以Fe（OH）2的形式完全沉淀； pH≥6.4时，Cu2+ 以Cu（OH）2的形式完全沉淀； pH在3～4时，Fe3+ 以Fe（OH）3 的形式完全沉淀．
①试剂A最好应选用 ．
a．浓硫酸 b．Cl2 c．NaClO d．NaOH溶液
理由是 ．
②分析有关物质的溶解度曲线（如图），为了获得CuCl2?2H2O晶体，对滤液B进行的操作是： 、 ，过滤得到产品．
③测定CuCl2?2H2O产品的质量分数可按下法：取2.000g产品，用水溶解后，加入60.00mL 0.4000mol?L-1的KI溶液（足量），充分反应后加入淀粉指示剂，用0.4000mol?L-1 Na2S2O3标准溶液滴定，耗去此标准液25.00mL时，刚好到达滴定终点．
已知：2Cu2++4I-=2CuI↓+I2 I2+2S2O32-=2I-+S4O62-此产品中CuCl2?2H2O的质量分数为 ．
（1）用32%～35%的FeCl3溶液溶解印刷线路板上的金属铜的原理是（用离子方程式表示）：
（2）工业上有多种回收腐蚀废液中铜的方法，下面是常用的两种方法：
Ⅰ、电化学方法回收腐蚀废液中铜，则阳极（石墨）上的电极反应式为：
Ⅱ、工业上也可以用铁粉回收腐蚀废液中的铜：
①用铁粉回收铜的实验操作为
分别用还原铁粉、废铁屑和废铁屑在超声波粉碎处理下置换铜，将置换出的铜粉放入250mL烧杯中，加入120mL 1.5mol?L-1的硫酸，水浴加热，控制温度在70℃，搅拌，在10、20、30、40、50、60min时，分别用吸管移取0.5g左右的铜于试管内，将上层清液倒回小烧杯中，用蒸馏水洗净试样，过滤，在105℃烘箱中烘干后测定铜粉中铁的含量．其结果如图：
已知a表示用还原铁粉置换铜的除铁效果，b表示用废铁屑置换铜的除铁效果，c表示用废铁屑在超声波下置换铜的除铁效果，你认为除铁效果最好的是
（3）工业上也可用腐蚀废液生成CuCl2?2H2O，从而进行对废液的利用，其工艺流程如图：
已知：pH≥9.6时，Fe2+ 以Fe（OH）2的形式完全沉淀； pH≥6.4时，Cu2+ 以Cu（OH）2的形式完全沉淀； pH在3～4时，Fe3+ 以Fe（OH）3 的形式完全沉淀．
①试剂A最好应选用
a．浓硫酸 b．Cl2 c．NaClO d．NaOH溶液
理由是
②分析有关物质的溶解度曲线（如图），为了获得CuCl2?2H2O晶体，对滤液B进行的操作是：
③测定CuCl2?2H2O产品的质量分数可按下法：取2.000g产品，用水溶解后，加入60.00mL 0.4000mol?L-1的KI溶液（足量），充分反应后加入淀粉指示剂，用0.4000mol?L-1 Na2S2O3标准溶液滴定，耗去此标准液25.00mL时，刚好到达滴定终点．
已知：2Cu2++4I-=2CuI↓+I2 I2+2S2O32-=2I-+S4O62-此产品中CuCl2?2H2O的质量分数为
考点：铜金属及其重要化合物的主要性质,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,探究物质的组成或测量物质的含量
专题：实验设计题,元素及其化合物
分析：（1）铜具有还原性，铁离子具有氧化性，二者之间发生氧化还原反应；
（2）金属铁可以和氯化铜反应置换出金属铜，剩余的铁可以和盐酸反应，但是金属铜和盐酸之间不反应；
（3）获得CuCl2?2H2O晶体，需要利用重结晶法把硫酸钠除掉，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，故趁热过滤掉析出的硫酸钠；而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℃的范围内分离；根据反应的过程：2Cu2++4I-=2CuI↓+I2，I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，得到关系式：Cu2+～S2O32-，进行计算即可．
（2）金属铁可以和氯化铜反应置换出金属铜，剩余的铁可以和盐酸反应，但是金属铜和盐酸之间不反应；
（3）获得CuCl2?2H2O晶体，需要利用重结晶法把硫酸钠除掉，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，故趁热过滤掉析出的硫酸钠；而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℃的范围内分离；根据反应的过程：2Cu2++4I-=2CuI↓+I2，I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，得到关系式：Cu2+～S2O32-，进行计算即可．
解答：
解：（1）铜具有还原性，铁离子具有氧化性，二者之间发生的氧化还原反应为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，故答案为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；
（2）工业上有多种回收腐蚀废液中铜的方法，下面是常用的两种方法：
Ⅰ、电化学方法回收腐蚀废液中铜，则阳极（石墨）上的电极发生氧化反应，反应式为：Fe2+-e-═Fe3+，故答案为：Fe2+-e-═Fe3+；
Ⅱ、工业上也可以用铁粉回收腐蚀废液中的铜：①用铁粉回收铜的实验操作为①金属铁可以和氯化铜反应置换出金属铜，但是和氯化亚铁之间不反应，加入足量的金属铁，保证铜均被置换出来，剩余的铁可以和盐酸反应，但是金属铜和盐酸之间不反应，再过滤可以滤出金属铜，最后将铜干燥即可，故答案为：加入过量铁粉CuCl2+Fe═Cu+FeCl2，过滤，在所得固体中加入稀盐酸溶解残余的铁，再滤出固体洗涤得铜；②影响化学反应速率：粉末状物质的反应速率快于块状的，根据图象信息，a的反应速率最快，除铁效果最好，
故答案为：a；使用细铁粉，还原得细铜粉，铜粉颗粒越小，与酸接触的表面积越大，内部的铁与酸反应越快，即除铁效率越高；
（3）为了将废液中的亚铁离子除去，加入一种试剂将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH值，可以将铁离子沉淀出来，但是铜离子不沉淀即可，故选NaClO，它具有碱性和氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，且反应能消耗H+，增大溶液的pH使Fe3+沉淀，故答案为：c；NaClO能将Fe2+氧化为Fe3+，且反应能消耗H+，增大溶液的pH使Fe3+沉淀．
NaClO能将Fe2+氧化为Fe3+，且反应能消耗H+，增大溶液的pH使Fe3+沉淀；蒸发浓缩，冷却结晶；85.50%；有图2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，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，
依据2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI，2Cu2++4I-=2CuI↓+I2；
得到 Na2S2O3～Cu2+
1 1
0.4000mol/L×0.0250L 0.01mol
则CuCl2?2H2O的物质的量为：0.01mol，
试样中CuCl2?2H2O的质量百分数为
×100%=85.50%．
故答案为：①C、NaClO能将Fe2+氧化为Fe3+，且反应能消耗H+，增大溶液的pH使Fe3+沉淀；②蒸发浓缩、冷却结晶；③85.50%．
（2）工业上有多种回收腐蚀废液中铜的方法，下面是常用的两种方法：
Ⅰ、电化学方法回收腐蚀废液中铜，则阳极（石墨）上的电极发生氧化反应，反应式为：Fe2+-e-═Fe3+，故答案为：Fe2+-e-═Fe3+；
Ⅱ、工业上也可以用铁粉回收腐蚀废液中的铜：①用铁粉回收铜的实验操作为①金属铁可以和氯化铜反应置换出金属铜，但是和氯化亚铁之间不反应，加入足量的金属铁，保证铜均被置换出来，剩余的铁可以和盐酸反应，但是金属铜和盐酸之间不反应，再过滤可以滤出金属铜，最后将铜干燥即可，故答案为：加入过量铁粉CuCl2+Fe═Cu+FeCl2，过滤，在所得固体中加入稀盐酸溶解残余的铁，再滤出固体洗涤得铜；②影响化学反应速率：粉末状物质的反应速率快于块状的，根据图象信息，a的反应速率最快，除铁效果最好，
故答案为：a；使用细铁粉，还原得细铜粉，铜粉颗粒越小，与酸接触的表面积越大，内部的铁与酸反应越快，即除铁效率越高；
（3）为了将废液中的亚铁离子除去，加入一种试剂将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH值，可以将铁离子沉淀出来，但是铜离子不沉淀即可，故选NaClO，它具有碱性和氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，且反应能消耗H+，增大溶液的pH使Fe3+沉淀，故答案为：c；NaClO能将Fe2+氧化为Fe3+，且反应能消耗H+，增大溶液的pH使Fe3+沉淀．
NaClO能将Fe2+氧化为Fe3+，且反应能消耗H+，增大溶液的pH使Fe3+沉淀；蒸发浓缩，冷却结晶；85.50%；有图2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，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，
依据2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI，2Cu2++4I-=2CuI↓+I2；
得到 Na2S2O3～Cu2+
1 1
0.4000mol/L×0.0250L 0.01mol
则CuCl2?2H2O的物质的量为：0.01mol，
试样中CuCl2?2H2O的质量百分数为
| 0.01mol×171g/mol |
| 2．og |
故答案为：①C、NaClO能将Fe2+氧化为Fe3+，且反应能消耗H+，增大溶液的pH使Fe3+沉淀；②蒸发浓缩、冷却结晶；③85.50%．
点评：本题以实验的方法考查学生含铁化合物的性质知识，注重物质的分离、提纯和化学实验基本操作的知识以及根据化学方程式进行计算的知识，难度中等．
练习册系列答案
相关题目
设NA为阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（ ）
| A、标准状况下，22.4 L C8H18中含有的共价键键数为25NA |
| B、56gFe与71g Cl2充分反应，转移了2NA个e- |
| C、22.4LNO与22.4LO2充分混合后的气体中含有3NA个O原子 |
| D、1mol/L的MgCl2溶液中含2NA个Cl- |
下列离子方程式正确的是（ ）
| A、Cu与浓硝酸反应：Cu+4HNO3（浓）=Cu2++2NO3-+2NO2↑+2H2O |
| B、食醋溶解水垢中的碳酸钙：2CH3COOH+CaCO3=Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑ |
| C、氯化铝溶液中加入过量的氨水：Al3++4NH3?H2O=AlO2-+4NH4++2H2O |
| D、向KAl（SO4）2 溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至SO42-恰好沉淀完全：2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=2Al（OH）3↓+3BaSO4↓ |
“酒是陈的香”，就是因为酒在储存过程中生成了有香味的乙酸乙酯，在实验室我们也可以用如图所示的装置制取乙酸乙酯．回答下列问题：
可用图示装置制取少量乙酸乙酯（酒精灯等在图中均已略去）请填空：
下列实验过程中，始终无明显现象的是（ ）
| A、CO2通入饱和碳酸钠溶液中 |
| B、在稀硫酸中加入铜粉，再加入KNO3固体 |
| C、NO2通入FeSO4溶液中 |
| D、SO2通入饱和CaCl2溶液中 |