Question

18．以硫鐵礦（主要成分為FeS₂）為原料制備氯化鐵晶體（FeCl₃•6H₂O）的工藝流程如下：

回答下列問題：
Ⅰ（1）SO₂可用NaOH溶液吸收，過量的SO₂與NaOH溶液反應的化學方程式為SO₂+NaOH=NaHSO₃．
（2）酸溶及后續(xù)過程中均需保持鹽酸過量，其目分別是使氧化鐵溶解為氯化鐵、抑制Fe³⁺水解．
（3）通氯氣氧化時，發(fā)生的主要反應的離子方程式為Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；該過程產生的尾氣可用堿溶液吸收，尾氣中污染空氣的氣體為Cl₂，HCl（寫化學式）．
Ⅱ已知：CuCl₂溶液中含有少量雜質FeCl₂，為制備純凈的CuCl₂•2H₂O晶體，擬定實驗步驟如圖所示：

且已知：Fe²⁺沉淀的pH范圍為7.0～9.0；Fe³⁺沉淀的pH范圍為1.9～3.2；Cu²⁺沉淀的pH范圍為4.7～6.7
請回答下列問題：
（4）步驟Ⅰ中，將Fe²⁺轉化為Fe³⁺最好選用下列氧化劑中的C（填字母）．
A．K₂Cr₂O₇　         B．NaClO　      C．H₂O₂ D．HNO₃
該反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（5）在步驟Ⅱ中，加入Y的目的是為了調節(jié)溶液的PH以促使Fe³⁺沉淀完全，pH范圍應為3.2≤pH＜4.7Y可以是下列物質中的C（填字母）．
A．NaOH                 B．Cu               C．Cu₂（OH）₂CO₃
（6）步驟Ⅲ應控制的實驗條件是將溶液在較低溫度下加熱蒸發(fā)析出晶體，同時通入氯化氫氣體防止水解．

Answer 1

分析 Ⅰ硫鐵礦（主要成分為FeS₂）為原料制備氯化鐵晶體（FeCl₃•6H₂O），鐵礦石通入空氣焙燒得到氧化鐵和二氧化硫，固體加入稀鹽酸酸溶后過濾后得到溶液加入氯氣氧化亞鐵離子為鐵離子，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌，干燥得到晶體氯化鐵晶體，
（1）過量二氧化硫和氫氧化鈉溶液反應生成亞硫酸氫鈉；
（2）原料中的硫化亞鐵酸浸后生成的氯化鐵是目標物質，加入過量鹽酸是抑制鐵離子的水解，鐵離子水解生成氫氧化鐵和酸；
（3）氯氣是強氧化劑，可以氧化亞鐵離子；尾氣依據流程圖分析判斷，有氯氣和鹽酸揮發(fā)出的氯化氫氣體；
ⅡCuCl₂溶液中含有少量雜質FeCl₂，為制備純凈的CuCl₂•2H₂O晶體，實驗原理是：向混合溶液中加入氧化劑，將亞鐵離子氧化為鐵離子，但是選擇的氧化劑不能引入雜質離子，然后調節(jié)pH，是鐵離子完全沉淀，但是銅離子不沉淀，得到氯化銅溶液，銅離子易水解，然后在酸性環(huán)境下，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
（4）根據需要，反應不能引進雜質離子，H₂O₂是綠色氧化劑，據此回答；
（5）調節(jié)溶液的酸度以促使Fe³⁺沉淀完全，但是銅離子不沉淀，加入的試劑可以和氫離子反應，但是不能引進雜質離子；
（6）氯化銅溶液中銅離子易水解，應該在酸性環(huán)境下進行操作，得到氯化銅晶體．

解答 解：Ⅰ（1）過量二氧化硫和氫氧化鈉溶液反應生成亞硫酸鈉，反應的化學方程式為：SO₂+NaOH=NaHSO₃，
故答案為：SO₂+NaOH=NaHSO₃；
（2）酸溶及后續(xù)過程中均需保持鹽酸過量，其目的是使氧化鐵溶解為氯化鐵，抑制鐵離子的水解，
故答案為：使氧化鐵溶解為氯化鐵、抑制Fe³⁺水解；
（3）通氯氣氧化后時，氯氣氧化亞鐵離子為鐵離子，發(fā)生的主要反應的離子方程式為：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；該過程產生的尾氣可用堿溶液吸收，尾氣中污染空氣的氣體為過量的氯氣和鹽酸溶液中揮發(fā)出的氯化氫氣體；
故答案為：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺，Cl₂，HCl；
ⅡCuCl₂溶液中含有少量雜質FeCl₂，為制備純凈的CuCl₂•2H₂O晶體，實驗原理是：向混合溶液中加入氧化劑，將亞鐵離子氧化為鐵離子，但是選擇的氧化劑不能引入雜質離子，然后調節(jié)pH，是鐵離子完全沉淀，但是銅離子不沉淀，得到氯化銅溶液，銅離子易水解，然后在酸性環(huán)境下，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥即可得到氯化銅晶體，
（1）K₂Cr₂O₇、NaClO將亞鐵離子氧化的同時都會引進雜質離子，但是H₂O₂是綠色氧化劑，不會引進雜質離子，所以選C，反應的原理為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：C；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（2）在步驟Ⅱ中，加入Y的目的是為了調節(jié)溶液的酸度以促使Fe³⁺沉淀完全，但是銅離子不沉淀，則應控制溶液的pH為3.2≤pH＜4.7，加入的試劑可以和氫離子反應，但是不能引進雜質離子，可以是氧化銅、堿式碳酸銅，碳酸銅或是氫氧化銅等，
故答案為：3.2≤pH＜4.7；C；
（3）氯化銅溶液中銅離子易水解，應該在酸性環(huán)境下，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥，得到氯化銅晶體，
故答案為：將溶液在較低溫度下加熱蒸發(fā)析出晶體，同時通入氯化氫氣體防止水解．

點評 本題考查了流程步驟中的操作目的和反應現象、反應產物的分析判斷，尾氣的成分判斷和處理方法，題目難度中等，答題時注意實驗基礎知識的靈活運用．