题目内容

6．某工厂的电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物．为实现资源的回收利用并有效防止环境污染，设计如下工艺流程：

沉淀物Fe（OH）3Fe（OH）2Cu（OH）2
开始沉淀的pH2.37.64.4
完全沉淀的pH3.29.76.4
（1）酸浸后加入H2O2的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，便于调整pH值与Cu2+分离．调pH步骤中加入的试剂最好是CuO、或Cu（OH）2、或CuCO3（填化学式）．实验室进行过滤操作所用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒．
（2）向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3，可以生成白色的CuCl沉淀，写出该反应的化学方程式2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O=2CuCl↓+2Na2SO4+H2SO4．
（3）CuCl产品中CuCl的质量分数大于96.50%为国家合格标准．称取所制备的CuCl样品0.2500g置于一定量的0.5mol/LFeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加水20mL，用0.1000mol/L的Ce（SO4）2溶液滴定，到达滴定终点时消耗Ce（SO4）2溶液24.60mL．有关的化学反应为：Fe3++CuCl═Fe2++Cu2++Cl-，Ce4++Fe2+═Fe3++Ce3+，通过计算说明该CuCl样品符合（填“符合”或“不符合”）国家标准．
（4）25℃时，Ksp[Fe（OH]3]=4.0×10-38．Fe3+发生水解反应Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+，该反应的平衡常数为2.5×10-5．

分析 （1）根据双氧水的性质分析，双氧水有氧化性，能氧化还原性的物质；根据过滤操作的原理、使用的仪器进行分析解答即可；
（2）CuSO4中+2价的铜具有氧化性能氧化Na2SO3中+4价的硫；
（3）根据关系式计算n（CuCl），进而计算样品中m（CuCl），计算0.2500g合格的CuCl中含有CuCl的质量，进行比较判断；
（4）依据平衡常数的概念结合反应写出计算式计算平衡浓度解答．

解答 解：（1）电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物，酸浸后主要是溶解铜、铁等金属化合物，双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，Fe2+具有还原性，酸浸后加入H2O2，Fe2+能被双氧水氧化为高价离子，便于调整pH值与Cu2+分离，调pH步骤中加入的试剂最好是加入某种物质除去溶液中的酸且不引进新的杂质，所以要加入氧化铜、或氢氧化铜、碳酸铜，当溶液的pH值4.4时，铜离子开始出现沉淀，当溶液的pH值为3.2时，三价铁离子沉淀完全，铜离子未产生沉淀，所以要使三价铁离子和铜离子分离，过滤操作用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等；其中属于玻璃仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：将Fe2+氧化成Fe3+，便于调整pH值与Cu2+分离；CuO、或Cu（OH）2、或CuCO3；漏斗、烧杯、玻璃棒；
（2）CuSO4中+2价的铜能把Na2SO3中+4价的硫氧化成+6价的硫，向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3时生成白色的CuCl沉淀，反应的化学方程式为：2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O=2CuCl↓+2Na2SO4+H2SO4，
故答案为：2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O=2CuCl↓+2Na2SO4+H2SO4；
（3）设样品中CuCl的质量为x，有关的化学反应为：Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-，Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+，则：
由化学反应方程式可知：CuCl～～～Fe2+～～～Ce4+ 
                       1                  1
                   n（CuCl）        24.60×10-3L×0.1000 mol/L
所以 n（CuCl）=24.60×10-3L×0.1000 mol/L=2.46×10-3mol．
所以该样品CuCl的质量为2.46×10-3mol×99.5g/mol=0.2448g．
0.2500g合格的CuCl中含有CuCl的质量0.2500g×96.5%=0.2413g，小于0.2448g，所以该样品中CuCl的质量分数符合标准，
故答案为：符合；
（4）Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH-）=4.0×10-38，c（H+）=$\frac{10{\;}^{-14}}{c（OH{\;}^{-}）}$，反应Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+的平衡常数K=$\frac{c{\;}^{3}（H{\;}^{+}）}{c（Fe{\;}^{3+}）}$═$\frac{10{\;}^{-42}}{c（Fe{\;}^{3+}）•c{\;}^{3}（OH{\;}^{-}）}$=2.5×10-5，
故答案为：2.5×10-5．

点评 本题是一道实验探究题，能较好的考查学生分析和解决问题的能力，考查了常见物质分离的方法，滴定计算等，注意实验方案的设计原理和步骤利用关系式计算，依据已有的知识结合物质间反应的实验现象进行物质成分的推断，是解答的关键，平时注意打好扎实的基础知识和灵活应用知识解决问题的能力培养，题目难度中等．

练习册系列答案
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（1）工业上处理酸性含Cr2O72-废水的方法如下：
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②调节溶液的pH，使Cr3+完全沉淀．实验室粗略测定溶液pH的方法为将pH试纸置于洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取溶液，点在pH试纸上，并与标准比色卡对照
（2）铬元素总浓度的测定：准确移取25.00mL含Cr2O72-和Cr3+的酸性废水，向其中加入足量的（NH4）2S2O8溶液将Cr3+氧化成Cr2O72-，煮沸除去过量的（NH4）2S2O8；向上述溶液中加入过量的KI溶液，充分反应后，以淀粉为指示剂，向其中滴加0.015mol/L的Na2S2O3标准溶液，终点时消耗Na2S2O3溶液20.00mL．
计算废水中铬元素总浓度（单位：mg•L-1，写出计算过程）．
已知测定过程中发生的反应如下：
①2Cr3++3S2O82-+7H2O═Cr2O72-+6SO42-+14H+
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