Question

根據(jù)下列流程處理廢舊電路板來回收金屬Cu，并制得高鐵酸鉀（K₂ FeO₄）．據(jù)此回答問題：
（1）試劑a最好為

 

，試劑b為

 

（填寫所選試劑代號(hào)）
A．濃硫酸   B．硫酸鐵溶液    C．氯水     D．H₂ O₂和稀硫酸    E．Fe
（2）溶液Z中金屬離子可能有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，檢驗(yàn)Fe³⁺的試劑為

 

（填化學(xué)式）；欲測(cè)定溶液Z中Fe²⁺的濃度，需要用

 

（填主要儀器名稱）配制500ml 0.1mol/L的KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，在滴定時(shí)KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)加入到

 

（填“酸式”或“堿式”）滴定管中，滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是

 

．
（3）溶液Y的水溶液顯

 

性，原因是

 

（用離子方程式表示）．
（4）K₂FeO₄是強(qiáng)氧化劑，目前水處理通常用K₂FeO₄理由是

 

．生成K₂FeO₄的離子方程式是

 

（5）室溫時(shí)向Fe₂（SO₄）₃溶液中滴加NaOH溶液，若要使Fe³⁺完全沉淀，則所需溶液的pH值至少為

 

（已知Ksp（Fe（OH）₃=1.0×10^-38）

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）試劑a要滿足可以把銅單質(zhì)氧化生成硫酸銅、不引入關(guān)鍵雜質(zhì)離子（例如Fe²⁺、Fe³⁺）且不污染環(huán)境等條件．由已知終端產(chǎn)物金屬銅和硫酸鐵溶液反推可知固體X和溶液Y，從而確定試劑b；
（2）由CuSO₄溶液和溶液Y（FeSO₄溶液）可知試劑c為硫酸鐵溶液，KMnO₄溶液可腐蝕橡膠；滴定管中，滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是滴加最后一滴KMnO₄，溶液變?yōu)闇\紫色；
（3）溶液Y為FeSO₄溶液，強(qiáng)酸弱堿鹽溶液水解呈酸性；
（4）K₂FeO₄除與水反應(yīng)生成4Fe（OH）₃（膠體）之外，還具有強(qiáng)氧化性，生成K₂FeO₄的離子方程式2Fe³⁺+2Cl₂+16OH^-=2 FeO₄^2-+16Cl^-+8 H₂O；
（5）依據(jù)K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）．c³（OH^-）=1.0×10^-38 計(jì)算氫氧根離子濃度，結(jié)合離子積常數(shù)計(jì)算氫離子濃度計(jì)算PH；

解答： 解：（1）試劑a要滿足可以把銅單質(zhì)氧化生成硫酸銅、不引入關(guān)鍵雜質(zhì)離子（例如Fe²⁺、Fe³⁺）且不污染環(huán)境等條件，廢舊電路板與試劑a反應(yīng)能夠生成硫酸銅溶液的有A、B、D三種試劑，但A濃硫酸與銅反應(yīng)就需要加熱，而且反應(yīng)還會(huì)產(chǎn)生SO₂污染空氣，B硫酸鐵溶液與銅反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生Fe²⁺、Fe³⁺雜質(zhì)離子；由已知硫酸鐵溶液反推可知溶液Y為FeSO₄溶液，由CuSO₄溶液與試劑b反應(yīng)生成FeSO₄溶液和固體X不難推出試劑b為Fe，固體X為銅和過量鐵粉，
故答案為：D；E；
（2）Fe³⁺與SCN^-反應(yīng)生成紅色的Fe（SCN）₃，通常用KSCN溶液來檢驗(yàn)Fe³⁺；一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制實(shí)驗(yàn)用到的主要儀器就是容量瓶，KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，可腐蝕橡膠管，所以強(qiáng)氧化性及酸性溶液應(yīng)加入酸式滴定管，滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是滴加最后一滴KMnO₄，溶液變?yōu)闇\紫色；
故答案為：KSCN；容量瓶；酸式；滴加最后一滴KMnO₄，溶液變?yōu)闇\紫色；
（3）溶液Y為FeSO₄溶液，強(qiáng)酸弱堿鹽溶液水解呈酸性，水解方程式為：Fe²⁺+2H₂O≒Fe（OH）₂+2H⁺，故答案為：酸；Fe²⁺+2H₂O≒Fe（OH）₂+2H⁺；
（4）FeCl₃凈水是由于Fe³⁺生成Fe（OH）₃膠體，F(xiàn)e（OH）₃膠體能吸附水中的懸浮物而達(dá)到凈水目的，K₂FeO₄除與水反應(yīng)生成Fe（OH）₃（膠體）之外，還具有強(qiáng)氧化性，可以殺菌消毒，生成K₂FeO₄的離子方程式2Fe³⁺+3Cl₂+16OH^-=2 FeO₄^2-+6Cl^-+8 H₂O，故答案為：高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒，同時(shí)生成的Fe³⁺ 能水解得到Fe（OH）₃膠體，具有凈水的功能；2Fe³⁺+3Cl₂+16OH^-=2 FeO₄^2-+6Cl^-+8 H₂O；
（5）K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）．c³（OH^-）=1.0×10^-38 當(dāng)溶液中的Fe³⁺完全沉淀，此時(shí)溶液中的Fe³⁺物質(zhì)的量的濃度=10^-5mol/L，c（Fe³⁺）．c³（OH^-）=1.0×10^-38；c³（OH^-）=10^-33，c（OH^-）=10^-11mol/L，c（H⁺）=10^-3mol/L，PH=3；故答案為：3．

點(diǎn)評(píng)：本題考查銅、鐵及其重要化合物、Fe³⁺檢驗(yàn)、容量瓶滴定管的使用、凈水原理、轉(zhuǎn)移電子的計(jì)算、電極反應(yīng)式的書寫等知識(shí)，考查綜合全面，熟知銅、鐵單質(zhì)及其離子的轉(zhuǎn)化是解題關(guān)鍵，轉(zhuǎn)移電子的計(jì)算和正極電極反應(yīng)式的書寫是難點(diǎn)．