Question

【题目】印刷电路的废腐蚀液含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3，任意排放将导致环境污染及资源的浪费。可从该废液中回收铜，并将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液，作为腐蚀液原料循环使用。测得某废腐蚀液中含CuCl2 1.5 mol/L，FeCl2 3.0 mol/L，FeCl3 1.0 mol/L，HCl 3.0 mol/L。取废腐蚀液200 mL按如下流程在实验室进行实验：

回答下列问题：

(1)上述方法获得的铜粉中含有杂质，除杂所需试剂是________(填化学式)。

(2)实验室可用固体KClO3与浓HCl反应制备Cl2，此反应中Cl2既是氧化产物，又是还原产物。反应的化学方程式为__________________________________。

(3)如图是实验室制备Cl2并通入FeCl2溶液中获得FeCl3溶液的部分装置。

实验中，必需控制氯气的速度，使导管口逸出的气泡每秒1～2个，以便被FeCl2溶液完全吸收。控制生成氯气速度的操作是__________________________________。

(4)按上述流程操作，需称取Fe粉的质量应不少于________ g(精确到0.1 g)，需通入Cl2的体积不少于________ L(标况)。

Answer 1

【答案】HCl KClO3＋6HCl(浓) 3Cl2↑＋KCl＋3H2O 缓慢旋动分液漏斗的活塞，调节液体滴下的速度 39.2 16.8

【解析】

(1)废液中含有Fe3+、Cu2+、H+能与铁粉反应；

(2) KClO3与浓HCl反应，产生KCl、Cl2、H2O，根据电子守恒及原子守恒书写方程式；

(3)缓慢旋动分液漏斗的活塞，调节液体滴下的速度，从而控制生成氯气速率；

(4)根据方程式中各个物理量之间的关系式进行计算。

(1)废液中含有Fe3+、Cu2+、H+，加入过量铁粉后，发生的离子反应为2Fe3++Fe=3Fe2+、Cu2++Fe=Fe2++Cu、2H++Fe=Fe2++H2↑，因此得到的固体Cu中含有过量的Fe粉，可以利用Fe与盐酸发生反应Fe+2HCl=FeCl2+H2↑。而Cu不能与盐酸反应，用盐酸将其中混有的杂质Fe除去；

(2)实验室可用固体KClO3与浓HCl反应制备Cl2，此反应中Cl2既是氧化产物，又是还原产物。反应的化学方程式为KClO3＋6HCl(浓) 3Cl2↑＋KCl＋3H2O；

(3)要控制氯气的速度，使导管口逸出的气泡每秒1～2个，以便被FeCl2溶液完全吸收。控制生成氯气速度的操作是缓慢旋动分液漏斗的活塞，调节液体滴下的速度，来控制生成氯气速度；

(4)加入铁粉后，分别与氯化铜、氯化铁、盐酸反应，Fe+CuCl2=FeCl2+Cu，n(CuCl2)=1.5mol/L×0.2L=0.3mol，消耗Fe的物质的量为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粉的物质的量为0.3mol+0.1mol+0.3mol=0.7mol，质量为0.7mol×56g/mol=39.2g；通入氯气发生反应：Cl2+2FeCl2=2FeCl3，溶液中FeCl2的物质的量为n(FeCl2)= 0.3mol+0.3mol+0.3mol+3.0 mol/L×0.2L=1.5mol，根据方程式中二者关系可知需要Cl2的物质的量为n(Cl2)=n(FeCl2)=0.75mol，其在标准状况下的体积为V(Cl2)= 0.75mol×22.4L/mol=16.8L。