Question

某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物，工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl₂?2H₂O的工藝流程如圖1：

回答下列問題：
（1）配平并完成化學方程式．焙燒過程中發(fā)生的主要反應為：

 

CuS+

 

+

 

O₂ 

高溫  .

 

CuCl₂+

 

Na₂SO₄
（2）試劑A應選用

 

（填編號），理由是

 

．
①NaClO  ②Cl₂③H₂O₂溶液④濃硫酸
（3）過濾操作中除濾紙、玻璃棒外，還要用到的玻璃儀器有

 

；濾液B中大量含有的離子有

 

．
（4）為了獲得CuCl₂?H₂O晶體，對濾液B進行的操作是：

 

，趁熱過濾，過濾得到產(chǎn)品．分析有關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線（如圖2），“趁熱過濾”得到的固體是

 

，析出CuCl₂?H₂O晶體的合適溫度為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：流程分析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）利用化合價升降相等配出氧化劑和還原劑的化學計量數(shù)，然后根據(jù)原子守恒把其他物質(zhì)配平；
（2）試劑A滿足能把亞鐵離子氧化為鐵離子和調(diào)節(jié)PH使酸性減弱兩個功能；
（3）經(jīng)過鹽酸酸浸，NaClO調(diào)節(jié)PH值，過濾掉氫氧化鐵后，溶液中還有Cu²⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-；
（4）蒸發(fā)濃縮后，由于同溫下硫酸鈉的溶解度小，會有大量硫酸鈉析出；
40攝氏度時硫酸鈉溶解度最大，硫酸鈉最不容易析出，為了得到更多的析出CuCl₂?2H₂O晶體，溫度略低于40℃的范圍．

解答： 解：（1）CuS→Na₂SO₄ S化合價升高8，O₂→Na₂SO₄ O化合價降低2，O₂化合價降低2×2=4，根據(jù)化合價升降相等可得，CuS化學計量數(shù)為1，氧氣的化學計量數(shù)為2，根據(jù)元素守恒Na₂SO₄化學計量數(shù)為1，NaCl化學計量數(shù)為2，CuCl₂化學計量數(shù)為1，配平化學方程式為CuS+2NaCl+2O₂

高溫  .

CuCl₂+Na₂SO₄；
故答案為：1；2NaCl；2；1；1；
（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，故可以起到調(diào)節(jié)PH的作用，
故答案為：①；NaClO能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，且溶液顯堿性，能增大溶液pH使Fe³⁺沉淀；
（3）過濾操作中除濾紙、玻璃棒外，還要用到的玻璃儀器有燒杯和漏斗；經(jīng)過鹽酸酸浸，NaClO調(diào)節(jié)PH值，過濾掉氫氧化鐵后，溶液中還有Cu²⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-；
故答案為：燒杯、漏斗；Cu²⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-；
（4）由圖乙可知硫酸鈉的溶解度較小而且溫度較高時隨溫度的變化不大，為了防止氯化銅晶體的析出，必須趁熱過濾，加熱濃縮時會有大量的硫酸鈉析出；冷卻結(jié)晶時盡量保證硫酸鈉不析出，而40攝氏度時硫酸鈉溶解度最大，為了能析出更多的CuCl₂?2H₂O晶體，故適宜溫度為35～40℃．
故答案為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶；Na₂SO₄；30～35℃．

點評：本題考查了物質(zhì)的分離和提純、離子的檢驗及沉淀溶解平衡，難度中等．注意除雜不能引入新的雜質(zhì)，重結(jié)晶法提純物質(zhì)溫度的選擇是易出錯點．