Question

【題目】印刷電路的廢腐蝕液含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3，任意排放將導(dǎo)致環(huán)境污染及資源的浪費�？蓮脑搹U液中回收銅，并將鐵的化合物全部轉(zhuǎn)化為FeCl3溶液，作為腐蝕液原料循環(huán)使用。測得某廢腐蝕液中含CuCl2 1.5 mol/L，FeCl2 3.0 mol/L，FeCl3 1.0 mol/L，HCl 3.0 mol/L。取廢腐蝕液200 mL按如下流程在實驗室進行實驗：

回答下列問題：

(1)上述方法獲得的銅粉中含有雜質(zhì)，除雜所需試劑是________(填化學(xué)式)。

(2)實驗室可用固體KClO3與濃HCl反應(yīng)制備Cl2，此反應(yīng)中Cl2既是氧化產(chǎn)物，又是還原產(chǎn)物。反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。

(3)如圖是實驗室制備Cl2并通入FeCl2溶液中獲得FeCl3溶液的部分裝置。

實驗中，必需控制氯氣的速度，使導(dǎo)管口逸出的氣泡每秒1～2個，以便被FeCl2溶液完全吸收�？刂粕�成氯氣速度的操作是__________________________________。

(4)按上述流程操作，需稱取Fe粉的質(zhì)量應(yīng)不少于________ g(精確到0.1 g)，需通入Cl2的體積不少于________ L(標況)。

Answer 1

【答案】HCl KClO3＋6HCl(濃) 3Cl2↑＋KCl＋3H2O 緩慢旋動分液漏斗的活塞，調(diào)節(jié)液體滴下的速度 39.2 16.8

【解析】

(1)廢液中含有Fe3+、Cu2+、H+能與鐵粉反應(yīng)；

(2) KClO3與濃HCl反應(yīng)，產(chǎn)生KCl、Cl2、H2O，根據(jù)電子守恒及原子守恒書寫方程式；

(3)緩慢旋動分液漏斗的活塞，調(diào)節(jié)液體滴下的速度，從而控制生成氯氣速率；

(4)根據(jù)方程式中各個物理量之間的關(guān)系式進行計算。

(1)廢液中含有Fe3+、Cu2+、H+，加入過量鐵粉后，發(fā)生的離子反應(yīng)為2Fe3++Fe=3Fe2+、Cu2++Fe=Fe2++Cu、2H++Fe=Fe2++H2↑，因此得到的固體Cu中含有過量的Fe粉，可以利用Fe與鹽酸發(fā)生反應(yīng)Fe+2HCl=FeCl2+H2↑。而Cu不能與鹽酸反應(yīng)，用鹽酸將其中混有的雜質(zhì)Fe除去；

(2)實驗室可用固體KClO3與濃HCl反應(yīng)制備Cl2，此反應(yīng)中Cl2既是氧化產(chǎn)物，又是還原產(chǎn)物。反應(yīng)的化學(xué)方程式為KClO3＋6HCl(濃) 3Cl2↑＋KCl＋3H2O；

(3)要控制氯氣的速度，使導(dǎo)管口逸出的氣泡每秒1～2個，以便被FeCl2溶液完全吸收�？刂粕�成氯氣速度的操作是緩慢旋動分液漏斗的活塞，調(diào)節(jié)液體滴下的速度，來控制生成氯氣速度；

(4)加入鐵粉后，分別與氯化銅、氯化鐵、鹽酸反應(yīng)，Fe+CuCl2=FeCl2+Cu，n(CuCl2)=1.5mol/L×0.2L=0.3mol，消耗Fe的物質(zhì)的量為0.3mol；Fe+2FeCl3=3FeCl2，n(FeCl3)=1.0mol/L×0.2L=0.2mol，消耗Fe粉0.1mol；Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，n(HCl)=3.0mol/L×0.2L=0.6mol，因此共消耗Fe粉的物質(zhì)的量為0.3mol+0.1mol+0.3mol=0.7mol，質(zhì)量為0.7mol×56g/mol=39.2g；通入氯氣發(fā)生反應(yīng)：Cl2+2FeCl2=2FeCl3，溶液中FeCl2的物質(zhì)的量為n(FeCl2)= 0.3mol+0.3mol+0.3mol+3.0 mol/L×0.2L=1.5mol，根據(jù)方程式中二者關(guān)系可知需要Cl2的物質(zhì)的量為n(Cl2)=n(FeCl2)=0.75mol，其在標準狀況下的體積為V(Cl2)= 0.75mol×22.4L/mol=16.8L。