Question

【題目】化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液中含有大量會(huì)污染環(huán)境的物質(zhì)，為了保護(hù)環(huán)境，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液必須經(jīng)處理后才能排放。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的酸性廢液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+三種金屬陽(yáng)離子和Cl-一種陰離子，實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了下述方案對(duì)廢液進(jìn)行處理，以回收金屬并測(cè)定含量，保護(hù)環(huán)境。

已知實(shí)驗(yàn)中處理的酸性廢液的體積為1L，用pH計(jì)測(cè)定出其中H+物質(zhì)的量濃度為0.10mol/L。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)實(shí)驗(yàn)中操作I、II、III的方法相同，操作步驟依次為過(guò)濾、_________、干燥。

(2)“氧化”步驟所得溶液顏色為棕黃色，該反應(yīng)的離子方程式為：__________。

(3)實(shí)驗(yàn)中稱量固體I 的質(zhì)量為4.66g，固體II 的質(zhì)量為15.2g，用足量的稀硝酸溶解固體II 后產(chǎn)生了標(biāo)準(zhǔn)狀況下的無(wú)色氣體4.48L，則固體II 中金屬銅的質(zhì)量為________g。

(4)實(shí)驗(yàn)中將固體III進(jìn)行充分灼燒，使用儀器除了酒精燈、三腳架、泥三角、玻璃棒外，還有_____（填名稱）。最后得到的紅棕色固體質(zhì)量為40.0g，則原溶液中氯離子的物質(zhì)的量濃度為________（寫出計(jì)算過(guò)程）。

Answer 1

【答案】洗滌2Fe2++H2O2+2H+= 2Fe3++2H2O9.6坩堝1.04mol/L

【解析】在含有Fe3+、Cu2+、Ba2+和Cl-的酸性廢液中滴加過(guò)量Na2SO4溶液后，通過(guò)操作I的過(guò)濾、洗滌并干燥可得BaSO4沉淀；濾液中加入過(guò)量Fe粉可還原濾液中的Cu2+，通過(guò)操作Ⅱ的過(guò)濾、洗滌并干燥可得Fe和Cu的混合物；繼續(xù)在濾液中 滴加過(guò)量的H2O2溶液，可將濾液中的Fe2+氧化為Fe3+，滴加過(guò)量NaOH溶液可得Fe(OH)3沉淀，經(jīng)操作Ⅲ的過(guò)濾、洗滌并干燥可得Fe(OH)3；最后的濾液可排放；

(1)有分析可知實(shí)驗(yàn)中操作I、II、III的方法相同，操作步驟依次為過(guò)濾、洗滌、干燥；

(2)H2O2將濾液中的Fe2+氧化為Fe3+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+= 2Fe3++2H2O；

(3)固體I BaSO4沉淀的質(zhì)量為4.66g，物質(zhì)的量為0.02mol；固體II Fe和Cu的混合物的質(zhì)量為15.2g，用足量的稀硝酸溶解固體II 后產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的無(wú)色氣體NO為4.48L，其物質(zhì)的量為0.2mol，設(shè)Cu的物質(zhì)的量為xmol，F(xiàn)e的物質(zhì)的量為ymol，則64x+56y=15.2、2x+3y=0.2×3（電子守恒式），解得：x=0.15、y=0.1，Cu的質(zhì)量為64g/mol×0.15mol=9.6g；

(4)固體灼燒需要在坩堝中進(jìn)行，則實(shí)驗(yàn)中將固體III進(jìn)行充分灼燒，使用儀器除了酒精燈、三腳架、泥三角、玻璃棒外，還有坩堝；最后得到的紅棕色固體Fe2O3的質(zhì)量為40.0g，其物質(zhì)的量為40.0g÷160g/mol=0.25mol，則濾液3中含有的Fe2+為0.5mol，原酸性溶液中含有H+的物質(zhì)的量為0.10mol/L×1L=0.1mol，能溶解Fe生成的Fe2+為0.1mol×=0.05mol；原酸性溶液中的Cu2+的物質(zhì)的量為0.15mol，能溶解Fe生成的Fe2+為0.15mol；根據(jù)2Fe3++Fe=3Fe2+，原溶液中的Fe3+的物質(zhì)的量為(0.5mol-0.05mol-0.15mol)=0.2mol；另外原酸性溶液中含有Ba2+是0.02mol，根據(jù)溶液是電中性的可知n(Cl-)=n(Ba2+)×2+n(H+)+n(Fe3+)×3+n(Cu2+)×2=0.02mol×2+0.1mol+0.2mol×3+0.15mol×2=1.04mol，則原溶液中氯離子的物質(zhì)的量濃度為=1.04mol/L。