Question

根据下列流程处理废旧电路板来回收金属Cu，并制得高铁酸钾（K₂ FeO₄）．据此回答问题：
（1）试剂a最好为

 

，试剂b为

 

（填写所选试剂代号）
A．浓硫酸   B．硫酸铁溶液    C．氯水     D．H₂ O₂和稀硫酸    E．Fe
（2）溶液Z中金属离子可能有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，检验Fe³⁺的试剂为

 

（填化学式）；欲测定溶液Z中Fe²⁺的浓度，需要用

 

（填主要仪器名称）配制500ml 0.1mol/L的KMnO₄标准溶液进行滴定，在滴定时KMnO₄标准溶液应加入到

 

（填“酸式”或“碱式”）滴定管中，滴定终点时的现象是

 

．
（3）溶液Y的水溶液显

 

性，原因是

 

（用离子方程式表示）．
（4）K₂FeO₄是强氧化剂，目前水处理通常用K₂FeO₄理由是

 

．生成K₂FeO₄的离子方程式是

 

（5）室温时向Fe₂（SO₄）₃溶液中滴加NaOH溶液，若要使Fe³⁺完全沉淀，则所需溶液的pH值至少为

 

（已知Ksp（Fe（OH）₃=1.0×10^-38）

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护

专题：实验设计题

分析：（1）试剂a要满足可以把铜单质氧化生成硫酸铜、不引入关键杂质离子（例如Fe²⁺、Fe³⁺）且不污染环境等条件．由已知终端产物金属铜和硫酸铁溶液反推可知固体X和溶液Y，从而确定试剂b；
（2）由CuSO₄溶液和溶液Y（FeSO₄溶液）可知试剂c为硫酸铁溶液，KMnO₄溶液可腐蚀橡胶；滴定管中，滴定终点时的现象是滴加最后一滴KMnO₄，溶液变为浅紫色；
（3）溶液Y为FeSO₄溶液，强酸弱碱盐溶液水解呈酸性；
（4）K₂FeO₄除与水反应生成4Fe（OH）₃（胶体）之外，还具有强氧化性，生成K₂FeO₄的离子方程式2Fe³⁺+2Cl₂+16OH^-=2 FeO₄^2-+16Cl^-+8 H₂O；
（5）依据K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）．c³（OH^-）=1.0×10^-38 计算氢氧根离子浓度，结合离子积常数计算氢离子浓度计算PH；

解答： 解：（1）试剂a要满足可以把铜单质氧化生成硫酸铜、不引入关键杂质离子（例如Fe²⁺、Fe³⁺）且不污染环境等条件，废旧电路板与试剂a反应能够生成硫酸铜溶液的有A、B、D三种试剂，但A浓硫酸与铜反应就需要加热，而且反应还会产生SO₂污染空气，B硫酸铁溶液与铜反应会产生Fe²⁺、Fe³⁺杂质离子；由已知硫酸铁溶液反推可知溶液Y为FeSO₄溶液，由CuSO₄溶液与试剂b反应生成FeSO₄溶液和固体X不难推出试剂b为Fe，固体X为铜和过量铁粉，
故答案为：D；E；
（2）Fe³⁺与SCN^-反应生成红色的Fe（SCN）₃，通常用KSCN溶液来检验Fe³⁺；一定物质的量浓度溶液的配制实验用到的主要仪器就是容量瓶，KMnO₄溶液具有强氧化性，可腐蚀橡胶管，所以强氧化性及酸性溶液应加入酸式滴定管，滴定终点时的现象是滴加最后一滴KMnO₄，溶液变为浅紫色；
故答案为：KSCN；容量瓶；酸式；滴加最后一滴KMnO₄，溶液变为浅紫色；
（3）溶液Y为FeSO₄溶液，强酸弱碱盐溶液水解呈酸性，水解方程式为：Fe²⁺+2H₂O≒Fe（OH）₂+2H⁺，故答案为：酸；Fe²⁺+2H₂O≒Fe（OH）₂+2H⁺；
（4）FeCl₃净水是由于Fe³⁺生成Fe（OH）₃胶体，Fe（OH）₃胶体能吸附水中的悬浮物而达到净水目的，K₂FeO₄除与水反应生成Fe（OH）₃（胶体）之外，还具有强氧化性，可以杀菌消毒，生成K₂FeO₄的离子方程式2Fe³⁺+3Cl₂+16OH^-=2 FeO₄^2-+6Cl^-+8 H₂O，故答案为：高铁酸钾（K₂FeO₄）具有强氧化性，能杀菌消毒，同时生成的Fe³⁺ 能水解得到Fe（OH）₃胶体，具有净水的功能；2Fe³⁺+3Cl₂+16OH^-=2 FeO₄^2-+6Cl^-+8 H₂O；
（5）K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）．c³（OH^-）=1.0×10^-38 当溶液中的Fe³⁺完全沉淀，此时溶液中的Fe³⁺物质的量的浓度=10^-5mol/L，c（Fe³⁺）．c³（OH^-）=1.0×10^-38；c³（OH^-）=10^-33，c（OH^-）=10^-11mol/L，c（H⁺）=10^-3mol/L，PH=3；故答案为：3．

点评：本题考查铜、铁及其重要化合物、Fe³⁺检验、容量瓶滴定管的使用、净水原理、转移电子的计算、电极反应式的书写等知识，考查综合全面，熟知铜、铁单质及其离子的转化是解题关键，转移电子的计算和正极电极反应式的书写是难点．