Question

10．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（ K₂FeO₄ ）．據(jù)此回答問題：

（l）加入試劑a （從下列試劑中選擇），發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O．
A．濃硫酸       B．硫酸鐵溶液        C．氯水      D．H₂O₂和稀硫酸
（2）加入試劑a反應(yīng)后，溶液Z中金屬離子可能有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，欲測(cè)定溶液Z中Fe²⁺的濃度，需要用容量瓶（填儀器名稱）配制一定濃度的KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液，在滴定時(shí)高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管中．
（3）金屬銅與人體分泌物中的鹽酸以及體內(nèi)的空氣反應(yīng)可生成超氧酸：Cu+HCl+O₂=CuCl+HO₂，HO₂ （超氧酸）不僅是一種弱酸也是一種自由基，具有極高的活性．下列說法不正確的是C（填寫序號(hào)字母）
A．氧化劑是O₂                 B．NaO₂的水溶液顯堿性
C．氧化產(chǎn)物是HO₂             D．1mol Cu參加反應(yīng)有1mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移
（4）K₂FeO₄在水溶液中存在反應(yīng)：4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂，在“提純”K₂FeO₄中采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用B溶液（填序號(hào)字母）．
A．H₂O    B．CH3COONa、異丙醇    C．NH₄Cl、異丙醇  D．Fe （NO₃）₃、異丙醇K₂FeO₄與FeCl₃相比，處理水的效果更好的是K₂FeO₄，理由是高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有強(qiáng)氧化性，在凈水的同時(shí)還能殺菌消毒
（5）寫出硫酸鐵生成高鐵酸鉀溶液的離子方程式2Fe³⁺+3Cl₂+16OH^-=2FeO₄^2-+6Cl^-+8H₂O．

Answer 1

分析 由流程圖可知，廢舊線路板有銅，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為鐵和銅，溶液Y為FeSO₄溶液，從而確定試劑b為Fe，廢舊電路板也可以加入試劑c溶解，試劑c為硫酸鐵，用來溶解銅生成硫酸亞鐵和硫酸銅，得到混合溶液Z，在溶液中加入銅除去過量硫酸鐵，分離得到硫酸銅溶液和硫酸亞鐵溶液Y，固體X為鐵和銅，加入稀硫酸溶解鐵，過濾得到金屬銅和濾液Y，在濾液Y中加入氧化劑氧化硫酸亞鐵為硫酸鐵，在堿性溶液這通入氯氣氧化硫酸鐵為高鐵酸鉀；
（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；D選項(xiàng)利用過氧化氫做氧化劑在酸溶液中氧化銅生成硫酸銅，無污染；
（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；
（3）Cu+HCl+O₂=CuCl+HO₂中，Cu元素的化合價(jià)由0升高為+1價(jià)，由HO₂不僅是一種弱酸而且也是一種自由基，具有極高的活性可知O元素的化合價(jià)降低；
（4）洗滌劑的選擇要求：要對(duì)K₂FeO₄水解能起到抑制作用的試劑，K₂FeO₄除與水反應(yīng)生成4Fe（OH）₃（膠體）之外，還具有強(qiáng)氧化性，F(xiàn)eCl₃凈水是由于Fe³⁺生成Fe（OH）₃膠體；
（5）在堿性溶液這通入氯氣氧化硫酸鐵為高鐵酸鉀．

解答 解：由流程圖可知，廢舊線路板有銅，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為鐵和銅，溶液Y為FeSO₄溶液，從而確定試劑b為Fe，廢舊電路板也可以加入試劑c溶解，試劑c為硫酸鐵，用來溶解銅生成硫酸亞鐵和硫酸銅，得到混合溶液Z，在溶液中加入銅除去過量硫酸鐵，分離得到硫酸銅溶液和硫酸亞鐵溶液Y，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，加入稀硫酸溶解鐵，過濾得到金屬銅和濾液Y，在濾液Y中加入氧化劑氧化硫酸亞鐵為硫酸鐵，在堿性溶液這通入氯氣氧化硫酸鐵為高鐵酸鉀；
（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；D選項(xiàng)利用過氧化氫做氧化劑在酸溶液中氧化銅生成硫酸銅，反應(yīng)的離子方程式為：Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：D；Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
（2）由CuSO₄溶液和溶液Y（FeSO₄溶液）可知試劑c為硫酸鐵溶液，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；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，
故答案為：容量瓶；酸式；
（3）A．O元素的化合價(jià)降低，則氧化劑是O₂，故A正確；
B．HO₂是一種弱酸，與堿反應(yīng)，則在堿中不能穩(wěn)定存在，故B正確；
C．O得到電子被還原，則還原產(chǎn)物是HO₂，故C錯(cuò)誤；
D.1mol Cu參加反應(yīng)有1mol×（1-0）=1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，故D正確；
故答案為：C；
（4）洗滌劑的選擇要求：要對(duì)K₂FeO₄水解能起到抑制作用的試劑，在選項(xiàng)中，A能讓K₂FeO₄水解，B中醋酸鈉水解顯堿性，對(duì)K₂FeO₄水解能起到抑制作用，C和D中的銨根和三價(jià)鐵離子易水解，且水解后顯酸性，對(duì)K₂FeO₄水解能起到促進(jìn)作用，故選B，F(xiàn)eCl₃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，處理水的效果更好的是K₂FeO₄，
故答案為：B；K₂FeO₄；高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有強(qiáng)氧化性，在凈水的同時(shí)還能殺菌消毒；
（5）在堿性溶液這通入氯氣氧化硫酸鐵為高鐵酸鉀，生成K₂FeO₄的離子方程式2Fe³⁺+3Cl₂+16OH^-=2 FeO₄^2-+6Cl^-+8H₂O，
故答案為：2Fe³⁺+3Cl₂+16OH^-=2 FeO₄^2-+6Cl^-+8H₂O．

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)，題目難度中等．