Question

（2011?百色模擬）印刷電路的廢腐蝕液含有大量CuC1₂、FeC1₂和FeC1₃，任意排放將導致環境污染及資源的浪費．可從該廢液中回收銅，并將鐵的化合物全部轉化為FeCl₃溶液，作為腐蝕液原料循環使用．測得某廢腐蝕液中含CuCl₂ 1.5mol/L、FeCl₂ 3.0mol/L、FeCl₃ 1.0mol/L、HCl 3.0mol/L．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）上述方法獲得的銅粉中含有雜質，除雜質所需試劑是

HCl

（填化學式）．
（2）實驗室可用固體KClO₃與濃HCl反應制備Cl₂，此反應中Cl₂既是氧化產物，又是還原產物．反應的化學方程式為

KClO₃+6HCl

△   .

KCl+3Cl₂↑+3H₂O

．
（3）如圖是實驗室制備Cl₂并通入FeCl₂溶液中獲得FeCl₃溶液的部分裝置．
從圖中挑選所需的儀器，完成上述裝置簡圖（添加必要的塞子、玻璃導管、膠皮管．固定裝置不用畫），并標明容器中所裝試劑．

（4）實驗中，必需控制氯氣的速度，使導管口逸出的氣泡每秒1～2個，以便被FeCl₂溶液完全吸收．控制生成氯氣速率的操作是：

緩慢旋轉分液漏斗的活塞，調節濃鹽酸滴下的速度

．
（5）按上述流程操作，需稱取Fe粉的質量應不少于

39.2

g（精確到0.1g），需通入Cl₂的物質的量不少于

0.75

mol，加入燒瓶中的KClO₃的質量應不少于

30.6

g（精確到0.1g）．

Answer 1

分析：（1）分析流程可知銅中含有鐵，可以加入鹽酸或稀硫酸等除去；
（2）實驗室制備氯氣利用氯酸鉀和濃鹽酸反應生成氯化鉀、氯氣和水；
（3）氯氣通入氯化亞鐵溶液反應，剩余的氯氣不能排放空氣中 需要尾氣吸收裝置；
（4）控制反應速率需要控制反應物的量控制反應速率；
（5）依據廢液中各物質的物質的量結合反應的過程分析判斷，鐵粉和氯化銅、氯化鐵、鹽酸反應；溶液中的氯化亞鐵被氯氣氧化需要氯氣的物質的量；依據制氯氣的化學方程式計算需要的氯酸鉀質量．

解答：解：（1）獲得的銅粉中含有雜質鐵，加入鹽酸可以除去，故答案為：HCl；
（2）實驗室制備氯氣用固體KClO₃與濃HCl反應制備Cl₂，反應的化學方程式為：KClO₃+6HCl

△   .

KCl+3Cl₂↑+3H₂O，
故答案為：KClO₃+6HCl

△   .

KCl+3Cl₂↑+3H₂O；
（3）制備Cl₂并通入FeCl₂溶液中獲得FeCl₃溶液的部分裝置需要把氯氣通入氯化亞鐵溶液中發生反應生成氯化鐵，氯氣有毒需要尾氣吸收，據此設計選擇裝置為：，故答案為：；
（4）控制生成氯氣速率的操作是緩慢旋轉分液漏斗的活塞，調節濃鹽酸滴下的速度，
故答案為：緩慢旋轉分液漏斗的活塞，調節濃鹽酸滴下的速度；
（5）廢腐蝕液中含CuCl₂ 1.5mol/L、FeCl₂ 3.0mol/L、FeCl₃ 1.0mol/L、HCl 3.0mol/L．取廢腐蝕液200mL，n（CuCl₂）=1.5×0.2=0.3mol；n（FeCl₃）=1.0×0.2=0.2mol；n（HCl）=3.0×0.2=0.6mol；n（FeCl₂）=3.0×0.2=0.6mol；鐵反應的過程為：
2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，

2      1    3

0.2   0.1   0.3
Fe+CuCl₂=Cu+FeCl₂，

1    1        1
0.3  0.3     0.3

 Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑；

1    2     1

0.3  0.6  0.3

共消耗鐵物質的量最少為0.1+0.3+0.3=0.7mol；
質量為0.7mol×56g/mol=39.2g；

需要通入氯氣發生的反應是隱含氯化亞鐵，氯化亞鐵物質的量=0.6mol+0.3mol+0.3mol+0.3mol=1.5mol：

2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃，

2      1   

1.5    0.75

所以最少需要氯氣物質的量為0.75mol；

加入燒瓶中的KClO₃的質量依據化學方程式計算得到
KClO₃+6HCl

△   .

KCl+3Cl₂↑+3H₂O

1                  3

0.25              0.75

加入燒瓶中的KClO₃的質量最少=0.25mol×122.5g/mol=30.6g，

故答案為：39.2；0.75；30.6．

點評：本題考查了物質制備的實驗方案設計和實驗過程分析，物質性質的熟練掌握是解題關鍵，物質間的反應，化學方程式的計算是解題關鍵，題目難度中等．