Question

3．制印刷電路的廢液含有大量CuCl₂、FeCl₂和FeCl₃，測得某廢腐蝕液中含CuCl₂1.5mol•L^-1、FeCl₂ 3.0mol•L^-1、FeCl₃ 1.0mol•L^-1、HCl 3.0mol•L^-1．取廢腐蝕液200mL按如下流程在實驗室進行實驗，

回答下列問題：
（1）用上述方法獲得的銅粉中含有雜質，除雜所需試劑是稀鹽酸；檢驗廢腐蝕液中含有存在Fe²⁺的方法是取少量腐蝕液，滴加KMnO₄溶液，KMnO₄溶液褪色（注明試劑、現象）．
（2）實驗室可用濃鹽酸和固體MnO₂反應制備Cl₂．此反應中體現了鹽酸的酸性和還原性性質，反應的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O．利用圖1制備Cl₂并通入到FeCl₂溶液中獲得FeCl₃溶液．請從圖2中挑選所需的儀器，完成圖1中的裝置簡圖（可添加必要的塞子、玻璃導管、膠皮管．不畫固定裝置），并標明容器中所裝試劑名稱．

（3）按上述流程操作，需稱取Fe粉的質量應不少于39.2g，需通入Cl₂的物質的量不少于0.75mol．

Answer 1

分析 腐蝕廢液中加入過量的鐵粉，三價鐵離子與鐵反應生成二價鐵離子，銅離子與鐵反應生成銅和二價鐵離子，攪拌過濾得到固體銅和過量的鐵粉，濾液為氯化亞鐵溶液，向濾渣中加入足量鹽酸或稀硫酸溶解鐵粉過濾得到純凈的銅，向氯化亞鐵溶液中通入氯氣反應生成氯化鐵，
（1）銅與鹽酸不反應，鐵粉與鹽酸反應生成氯化亞鐵；亞鐵離子具有還原性，據此解答即可；
（2）依據化學反應方程式判斷即可；根據Cl₂與FeCl₂反應生成FeCl₃，考慮尾氣吸收畫出圖即可；
（3）根據鐵與CuCl₂、FeCl₃、HCl反應求出參加反應的鐵粉的質量；根據Cl₂與FeCl₂反應生成FeCl₃計算出Cl₂的物質的量．

解答 解：（1）銅與鹽酸不反應，鐵粉與鹽酸反應生成氯化亞鐵，所以加入鹽酸可以除去銅中的鐵粉，亞鐵離子具有還原性，能與高錳酸鉀溶液反應使其褪色，故答案為：稀鹽酸；取少量腐蝕液，滴加KMnO₄溶液，KMnO₄溶液褪色；
（2）二氧化錳與濃鹽酸反應生成氯化錳和氯氣，其中氯化錳中的氯離子來源于稀鹽酸，此時鹽酸體現酸性，生成氯氣，表現鹽酸的還原性，離子反應方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+C1₂↑+2H₂O，Cl₂與FeCl₂反應生成FeCl₃，用氫氧化鈉溶液尾氣要吸收，裝置為；
故答案為：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-═Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；酸性和還原性； ；
（3）Fe+CuCl₂ =FeCl₂ +Cu
0.3mol 1.5mol•L^-1×0.2L 0.3mol
Fe+2FeCl₃ =3FeCl₂
0.1mol 1.0mol•L^-1×0.2L 0.3mol
Fe+2HCl=FeCl₂ +H₂↑
0.3mol 3.0mol•L^-1×0.2L 0.3mol
共消耗Fe粉的物質的量為0.7mol，生成FeCl₂的物質的量為 0.9mol，原溶液中含有FeCl₂=3.0mol•L^-1×0.2L=0.6mol
Fe粉的質量為0.7mol×56g/mol=39.2g，
Cl₂+2FeCl₂ =2FeCl₃
0.75mol 1.5mol
故答案為：39.2；0.75．

點評 本題主要考查了學生鐵及化合物的性質，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度不大．