Question

20．氯化亞銅在有機合成工業(yè)中常作催化劑．以下是從含Cu²⁺、Fe³⁺的電鍍廢水中制備氯化亞銅的工藝流程圖．

下圖是濾液中Cu²⁺、Fe³⁺的含量與pH的關系及CuCl產(chǎn)率與pH的關系圖．

請回答以下問題：
（1）在電鍍廢水中加堿產(chǎn)生沉淀，過濾得到電鍍污泥，則電鍍污泥的主要成分為Cu（OH）₂、Fe（OH）₃；
（2）由反應①制備CuCl時的最佳pH在3.5左右；
（3）對CuCl產(chǎn)率探究時發(fā)現(xiàn)反應①在隔絕空氣條件下進行時CuCl產(chǎn)率較高，由此推測CuCl具有還原性；
（4）寫出反應①中化學反應方程式：2CuSO₄+Fe+2KCl=2CuCl↓+2K₂SO₄+FeSO₄；
（5）隔絕空氣條件下，從濾液中制得晶體的實驗操作為：蒸發(fā)、冷卻結晶、過濾（洗滌）、干燥；
（6）取晶體4.34g隔絕空氣條件下，失去結晶水后得固體3.26g，所得固體溶于水分成二等份，一份加入足量BaCl₂溶液，得到白色固體2.33g；另一份加入足量NaOH溶液后，加熱、灼燒得紅色粉末0.4g．寫出晶體的化學式：K₂Fe（SO₄）₂•6H₂O．

Answer 1

分析 電鍍廢液中加入堿可生成Cu（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，在pH約為4時，用酸浸得到硫酸銅溶液和氫氧化鐵沉淀，在硫酸銅溶液中加入氯化鈉、鐵，發(fā)生氧化還原反應生成CuCl，發(fā)生2CuSO₄+Fe+2KCl=2CuCl↓+2K₂SO₄+FeSO₄，最后所得濾液為硫酸亞鐵溶液，從溶液中獲得硫酸亞鐵晶體可以在隔絕空氣條件下，經(jīng)蒸發(fā)、冷卻結晶、過濾（洗滌）、干燥可得硫酸亞鐵鉀晶體，
（1）電鍍廢液主要含Cu²⁺、Fe³⁺，加入堿可生成Cu（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀；
（2）由圖2可知，析出CuCl沉淀的最佳pH應為CuCl的產(chǎn)率最大，且氫氧化鐵雜質較少；
\（3）在隔絕空氣條件下進行反應①時CuCl產(chǎn)率較高，說明氯化亞銅能被空氣中的氧氣氧化；
（4）在硫酸銅溶液中加入氯化鈉、鐵，發(fā)生氧化還原反應生成CuCl；
（5）隔絕空氣條件下，從濾液中制得晶體的實驗操作為：蒸發(fā)、冷卻結晶、過濾（洗滌）、干燥；
（6）取晶體4.34g隔絕空氣條件下，失去結晶水后得固體3.26g，則樣品中結晶水的質量為1.08g，即水的物質的量為0.06mol，所得固體溶于水分成二等份，一份加入足量BaCl₂溶液，得到白色固體硫酸鋇為2.33g，則硫酸根離子的物質的量為0.01mol，另一份加入足量NaOH溶液后，加熱、灼燒得紅色粉末為氧化鐵的質量為0.4g即0.0025mol，所以原樣品中鐵元素的物質的量為0.01mol，硫酸根離子的物質的量為0.02mol，根據(jù)電荷守恒確定鉀離子的物質的量，進而計算出n（K⁺）：n（Fe²⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）的值，據(jù)此確定晶體的化學式．

解答 解：（1）電鍍廢液主要含Cu²⁺、Fe³⁺，加入堿可生成Cu（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，故答案為：Cu（OH）₂、Fe（OH）₃；
（2）由圖2可知，析出CuCl沉淀的最佳pH應為CuCl的產(chǎn)率最大，且氫氧化鐵雜質較少，應約為3.5左右，故答案為：3.5；
（3）在隔絕空氣條件下進行反應①時CuCl產(chǎn)率較高，說明氯化亞銅能被空氣中的氧氣氧化，即氯化亞銅有還原性，故答案為：還原；
（4）在硫酸銅溶液中加入氯化鈉、鐵，發(fā)生氧化還原反應生成CuCl，發(fā)生的反應的化學方程式為2CuSO₄+Fe+2KCl=2CuCl↓+2K₂SO₄+FeSO₄，
故答案為：2CuSO₄+Fe+2KCl=2CuCl↓+2K₂SO₄+FeSO₄；
（5）隔絕空氣條件下，從濾液中制得晶體的實驗操作為：蒸發(fā)、冷卻結晶、過濾（洗滌）、干燥，
故答案為：蒸發(fā)、冷卻結晶、過濾（洗滌）、干燥；
（6）取晶體4.34g隔絕空氣條件下，失去結晶水后得固體3.26g，則樣品中結晶水的質量為1.08g，即水的物質的量為0.06mol，所得固體溶于水分成二等份，一份加入足量BaCl₂溶液，得到白色固體硫酸鋇為2.33g，則硫酸根離子的物質的量為0.01mol，另一份加入足量NaOH溶液后，加熱、灼燒得紅色粉末為氧化鐵的質量為0.4g即0.0025mol，所以原樣品中鐵元素的物質的量為0.01mol，硫酸根離子的物質的量為0.02mol，根據(jù)電荷守恒可知，晶體中鉀離子的物質的量為0.02×2-0.01×2=0.02，所以n（K⁺）：n（Fe²⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.2：0.1：0.2：0.6=2：1：2：6，所以晶體的化學式為K₂Fe（SO₄）₂•6H₂O，
故答案為：K₂Fe（SO₄）₂•6H₂O．

點評 本題考查制備方案的設計，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，注意把握題給信息，答題時注意審題，把握自學能力的培養(yǎng)，難度中等．