Question

【題目】某工廠的電鍍污泥中含有銅、鐵等金屬化合物。為實現資源的回收利用并有效防止環境污染，設計如下工藝流程：

(1)酸浸后加入H2O2的目的是______，調pH的最適宜范圍為______。

(2)調pH過程中加入的試劑最好是_________。

A．NaOH B．CuO C．NH3·H2O D．Cu2(OH)2CO3

(3)煮沸CuSO4溶液的原因是______。向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3，可以生成白色的CuCl沉淀，寫出該反應的化學方程式________________。

(4)稱取所制備的CuCl樣品0.2500g置于一定量的FeCl3溶液中，待樣品完全溶解后加水20 mL，用0.1000mol﹒L－1的Ce(SO4)2溶液滴定，到達終點時消耗Ce(SO4)2溶液25.00mL。有關的化學反應為Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl－，Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+。計算該CuCl樣品的質量分數_______________。

(5)在一定條件下用甲醇與CO反應生成醋酸消除CO污染。常溫下，將a mol·L－1的醋酸與b mol·L－1 Ba(OH)2溶液等體積混合，充分反應后，溶液中存在2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，則該混合溶液中醋酸的電離常數Ka＝_________(用含a和b的代數式表示)。

Answer 1

【答案】將Fe2+氧化為Fe3+，便于調整pH使其與Cu2+分離 3.2≤pH<4.4 BD 除凈溶液中的H2O2，避免影響下一步CuCl的生成 2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O===2CuCl↓+Na2SO4+H2SO4 99.50% 2b×10-7/(a-2b)

【解析】

（1）電鍍污泥中含有銅、鐵等金屬化合物，酸浸后主要是溶解銅、鐵等金屬化合物，雙氧水有強氧化性，能夠將Fe2+氧化為Fe3+，便于調整pH值與Cu2+分離；

（2）為不引入新雜質，可以用氧化銅或氫氧化銅或堿式碳酸銅等調pH；

（3）雙氧水有強氧化性，過量的H2O2除去可避免影響下一步CuCl的生成；亞硫酸鈉具有還原性，能夠把Cu2+還原為Cu+，據此寫出反應的方程式；

（4）發生的反應有Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl－，Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+，根據上述化學反應關系：CuCl～Fe2+～Ce4+進行計算求出純CuCl的質量，再求樣品的純度；

（5）根據溶液中存在的電荷守恒關系2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),計算出c(CH3COO-)和c(H+)，然后再計算出溶液中c(CH3COOH),最后計算出醋酸的Ka。

（1）電鍍污泥中含有銅、鐵等金屬化合物，酸浸后主要是溶解銅、鐵等金屬化合物，雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質，Fe2+具有還原性，酸浸后加入H2O2，Fe2+能被雙氧水氧化為高價離子，便于調整pH值與Cu2+分離，調pH步驟中加入的試劑最好是加入某種物質除去溶液中的酸且不引進新的雜質，所以要加入氧化銅或氫氧化銅或堿式碳酸銅，當溶液的pH值4.4時，銅離子開始出現沉淀，當溶液的pH值為3.2時，三價鐵離子沉淀完全，銅離子未產生沉淀，從而使三價鐵離子和銅離子分離，因此調pH的最適宜范圍為3.2≤pH<4.4；綜上所述，本題答案是：將Fe2+氧化為Fe3+，便于調整pH使其與Cu2+分離；3.2≤pH<4.4。

（2）根據（1）分析可知調pH過程中加入的試劑最好是氧化銅或氫氧化銅或堿式碳酸銅等；綜上所述，本題選BD。

（3）過氧化氫加熱分解為水和氧氣，將溶液中過量的H2O2除去可避免影響下一步CuCl的生成；因為CuSO4中+2價的銅能把Na2SO3中+4價的硫氧化成+6價的硫，向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3時生成白色的CuCl沉淀，反應的化學方程式為2CuSO4＋2NaCl＋Na2SO3＋H2O＝2CuCl↓＋2Na2SO4＋H2SO4；綜上所述，本題答案是：除凈溶液中的H2O2，避免影響下一步CuCl的生成；2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O ===2CuCl↓+Na2SO4+H2SO4。

（4）設樣品中CuCl的質量為x，有關的化學反應為：Fe3++CuCl＝Fe2++Cu2++Cl-，Ce4++Fe2+＝Fe3++Ce3+，則由化學反應方程式可知：CuCl～～～Fe2+～～～Ce4+，則有CuCl～Ce4+，因此：1:1= n（CuCl）：（25.00×10-3×0.1000），所以n（CuCl）=2.50×10-3mol，則該樣品CuCl的質量為2.50×10-3mol×99.5g/mol＝0.24875g，所以0.2500g該樣品CuCl的質量分數為0.24875g/0.2500g×100%=99.50%；綜上所述，本題答案是：99.50%。

(5) 由電荷守恒：2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),由于2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)=2×b/2=bmol/L，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，根據電離平衡CH3COOH CH3COO－+ H+可知c（CH3COOH）=(a/2-b)mol/L, c(H+)=10-7mol/L, c(CH3COO-)= bmol/L,所以：Ka＝10-7×b/(a/2-b)= 2b×10-7/(a-2b)；綜上所述，本題答案是：2b×10-7/(a-2b)。