Question

一化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)某工廠利用FeCl₃溶液與銅反應(yīng)制印刷電路板所得廢液進(jìn)行探究．
（1）甲同學(xué)取10mL廢液，向其中加入足量的AgNO₃溶液，得到的沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、稱重為8.61g，乙同學(xué)另取10mL廢液，加入某試劑，將pH調(diào)至4.0，產(chǎn)生沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒，冷卻后稱重得0.32g．
已知有關(guān)金屬離子從開(kāi)始沉淀到沉淀完全時(shí)溶液的pH為：
Fe³⁺：2.7～3.7；Cu²⁺：5.2～6.4；Fe²⁺：7.6～9.6
試求：
（1）上述廢液中c（Fe³⁺）=

 

；c（Cu²⁺）=

 

；c（Fe²⁺）=

 

（2）兩同學(xué)為了從廢液中回收銅，取上述1L廢液加入鐵粉，充分反應(yīng)．請(qǐng)畫(huà)出加入鐵粉的物質(zhì)的量與廢液中銅離子的物質(zhì)的量的關(guān)系曲線，并利用該曲線計(jì)算，當(dāng)銅離子的物質(zhì)的量減少一半時(shí)，加入鐵粉的質(zhì)量為多少克？

 

Answer 1

分析：（1）甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的到的8.61g沉淀為氯化銀；乙同學(xué)pH調(diào)至4.0時(shí)，產(chǎn)生的沉淀為氫氧化鐵，氫氧化鐵受熱分解為氧化鐵和水，氧化鐵為0.32g，可求出鐵離子濃度，根據(jù)2Fe³⁺+Cu═Cu²⁺+2Fe²⁺和電荷守恒可求得亞鐵離子和銅離子濃度；
（2）上述1L廢液含有n（Fe³⁺）=0.4mol，n（Cu²⁺）=0.08mol，鐵先發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺ 后發(fā)生Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，0.4molFe³⁺消耗0.2molFe，此時(shí)n（Cu²⁺）=0.08mol，然后Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu反應(yīng)，消耗鐵的物質(zhì)的量與Cu²⁺減少的物質(zhì)的量相等，以此關(guān)系畫(huà)圖即可；有圖可看出當(dāng)銅離子物質(zhì)的量變?yōu)?.4mol時(shí)，加入鐵的物質(zhì)的量為0.6mol．

解答：解：（1）甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的到的8.61g沉淀為氯化銀，物質(zhì)的量是0.06mol，則Cl^-物質(zhì)的量為0.06mol，乙同學(xué)pH調(diào)至4.0時(shí)，只有Fe³⁺沉淀而且沉淀完全，沉淀為氫氧化鐵，灼燒得到0.32gFe₂O₃，物質(zhì)的量為0.002mol，根據(jù)元素守恒可知Fe³⁺的物質(zhì)的量為0.004mol，c（Fe³⁺）=

0.004mol

0.01L

=0.4 mol?L^-1；由2Fe³⁺+Cu═Cu²⁺+2Fe²⁺可知2n（Cu²⁺）=n（Fe²⁺），由電荷守恒可知，3n（Fe³⁺）+2n（Cu²⁺）+2n（Fe²⁺）=n（Cl^-），即n（Cu²⁺）+n（Fe²⁺）=

1

2

（0.06mol-0.004mol×3）=0.024mol，n（Cu²⁺）+n（Fe²⁺）=n（Cu²⁺）+2n（Cu²⁺）=0.024mol，求得：n（Cu²⁺）=0.008mol，c（Cu²⁺）=

0.008mol

0.01L

=0.8 mol?L^-1，則
n（Fe²⁺）=2n（Cu²⁺）=0.016mol，c（Fe²⁺）=

0.016mol

0.01L

=1.6 mol?L^-1，
故答案為：0.4 mol?L^-1；0.8 mol?L^-1 ；1.6 mol?L^-1；
（2）上述1L廢液含有n（Fe³⁺）=0.4mol，n（Cu²⁺）=0．，8mol，鐵先發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺ 后發(fā)生Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，0.4molFe³⁺消耗0.2molFe，此時(shí)
n（Cu²⁺）=0.8mol，得到坐標(biāo)（0.2，0.8），然后Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu反應(yīng)，消耗鐵的物質(zhì)的量與Cu²⁺減少的物質(zhì)的量相等，可得到如下幾個(gè)坐標(biāo)（0.4，0.6）、（0.6，0.4）（0.8，0.2）、（1.0，0）以此關(guān)系畫(huà)圖即可；當(dāng)銅離子物質(zhì)的量變?yōu)?.4mol時(shí)，加入鐵的物質(zhì)的量為0.6mol，質(zhì)量為0.6mol×56g/mol=33.6g．
故答案為：；33.6g．

點(diǎn)評(píng)：本題考查銅、鐵極其離子的反應(yīng)，側(cè)重于物質(zhì)的推斷和離子濃度的計(jì)算，體現(xiàn)了電荷守恒思想，作圖能力和計(jì)算能力一直是難點(diǎn)．