Question

16．某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物（鐵元素的化合價(jià)為+2和+3價(jià)），工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl₂的工藝流程如下：CuS+2NaCl+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CuCl₂+Na₂SO₄
焙燒過(guò)程中發(fā)生的主要反應(yīng)為：

回答下列問(wèn)題：
（1）焙燒前先進(jìn)行粉碎的理由是增大反應(yīng)物接觸面積，使燃燒更充分．
（2）試劑A可選用①③（填寫(xiě)編號(hào)）．
①NaClO  ②Cl₂  ③H₂O₂溶液   ④濃流酸
加入試劑A的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，并調(diào)節(jié)溶液的pH至3～4，使Fe³⁺沉淀．
（3）上述過(guò)濾操作中需要用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒．
（4）從CuCl₂溶液得到CuCl₂晶體的操作是蒸發(fā)結(jié)晶（寫(xiě)出操作名稱(chēng)），該操作必需在HCL氣流中進(jìn)行，原因是Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺（用離子方程式表示）．
（5）如何檢驗(yàn)濾液B中是否還有未沉淀的Fe³⁺，取少量溶液于試管中，滴入KSCN溶液，若溶液顯紅色，證明還有未沉淀的Fe³⁺；加試劑A調(diào)節(jié)溶液pH=4時(shí)，c（Fe³⁺）為2.6×10^-9mol/L．（已知該溫度下Ksp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-30）

Answer 1

分析 廢渣粉碎加入氯化鈉，通入空氣焙燒后發(fā)生CuS+2NaCl+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CuCl₂+Na₂SO₄，加入鹽酸酸浸，加入試劑A是氧化劑將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子沉淀；過(guò)濾后的濾液中主要是氯化銅溶液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到氯化銅晶體；
（1）從反應(yīng)速率角度考慮；
（2）試劑A滿(mǎn)足能把亞鐵離子氧化為鐵離子和調(diào)節(jié)PH使酸性減弱兩個(gè)功能；
（3）過(guò)濾是除去液體中混有的固體物質(zhì)的一種方法，過(guò)濾用到的玻璃儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒．
（4）從溶液中得到可溶性固體采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法；加熱時(shí)促進(jìn)氯化銅的水解且生成的氯化氫易揮發(fā)造成水解完全，
要想得到較純的無(wú)水氯化銅應(yīng)在氯化氫氣流中抑制其水解；
（5）Fe³⁺遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色，作為檢驗(yàn)Fe³⁺的特征試劑；
依據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)和Fe³⁺沉淀完全的濃度為c（Fe³⁺）＜10^-5mol•L^-1，計(jì)算氫氧根離子濃度得到溶液最小pH．

解答 解：廢渣粉碎加入氯化鈉，通入空氣焙燒后加入鹽酸酸浸，加入試劑A是氧化劑將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子沉淀；過(guò)濾后的濾液中主要是氯化銅溶液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到氯化銅晶體；
（1）粉碎增大了反應(yīng)物接觸面積，燃燒更充分，故答案為：增大反應(yīng)物接觸面積，使燃燒更充分；
（2）NaClO、Cl₂、H₂O₂溶液、濃硫酸均能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，但氯水和硫酸溶液均呈酸性，NaClO溶液呈堿性，H₂O₂溶液氧化Fe²⁺氧化為Fe³⁺，消耗氫離子，故可以起到調(diào)節(jié)PH的作用，
故答案為：①③；將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，并調(diào)節(jié)溶液的pH至3～4，使Fe³⁺沉淀；
（3）過(guò)濾是除去液體中混有的固體物質(zhì)的一種方法，過(guò)濾用到的玻璃儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒；故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（4）從溶液中得到可溶性固體采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法；由于CuCl₂在加熱過(guò)程中水解被促進(jìn)，且生成的HCl又易揮發(fā)而脫離體系，造成水解完全，
生成氫氧化銅，反應(yīng)的離子方程式為：而不是CuCl₂，想得到無(wú)水CuCl₂的合理方法是，讓CuCl₂•2H₂O晶體在干燥的HCl氣流中加熱脫水，
故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；
（5）Fe³⁺遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色，能檢驗(yàn)Fe³⁺，取少量溶液于試管中，滴入KSCN溶液，若溶液顯紅色，證明還有未沉淀的Fe³⁺；
常溫時(shí)，F(xiàn)e（OH）₃的K_sp=2.6×10^-39，pH=4，c（H⁺）=10^-4mol/L，c（OH^-）=$\frac{Kw}{c（H{\;}^{+}）}$=$\frac{10{\;}^{-14}}{10{\;}^{-4}}$10^-10mol/L，
Ksp=c（Fe³⁺）c³（OH^-）=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=2.6×10^-39，c（Fe³⁺）=$\frac{2.6×10{\;}^{-39}}{（10{\;}^{-10}）{\;}^{3}}$=2.6×10^-9mol/L，
故答案為：取少量溶液于試管中，滴入KSCN溶液，若溶液顯紅色，證明還有未沉淀的Fe³⁺；2.6×10^-9mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的分離和提純、離子的檢驗(yàn)及沉淀溶解平衡，側(cè)重于實(shí)驗(yàn)原理的考查，難度中等，注意除雜不能引入新的雜質(zhì)．