Question

【題目】某化學實驗室產生的酸性廢液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+和Cl－，實驗室設計下列方案對廢液[體積為1 L，c(H+)=0.10 mol/L]進行處理，以回收金屬并測定含量。

回答下列問題：

（1）實驗中操作I、II、III的方法相同，其所用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、____。

（2）“還原”步驟時發(fā)生的離子方程式為____（只需寫出其中任意一個），“氧化”步驟的目的是____。

（3）操作III后得到可排放廢水中含有的溶質主要是____（填化學式）。

（4）進行如下實驗測定：

①將操作II得到的固體II溶于足量稀鹽酸，充分反應，得到的固體質量為9.6 g。

②將操作III得到的固體III進行充分灼燒，得到的紅棕色固體質量為40.0 g。

原溶液中Fe3+的物質的量濃度是多少___

Answer 1

【答案】玻璃棒 Fe + Cu2+= Cu + Fe2+或2 Fe3+ + Fe = 3 Fe2+ 將Fe2+全部氧化為Fe3+ NaCl和Na2SO4 0.2 mol/L

【解析】

（1）操作I、II、III的名稱為過濾，需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗和玻璃棒；

（2）沉淀步驟發(fā)生Ba2＋＋SO42－=BaSO4↓，濾液中含有離子是H＋、Fe3＋、Cu2＋、Cl－、Na＋、SO42－，加入過量鐵粉，發(fā)生Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑；根據上一步只有Fe2＋表現(xiàn)還原性，氧化步驟的目的是將Fe2＋氧化成Fe3＋，發(fā)生2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O；

（3）加入過量鐵粉，除去Cu，加入NaOH，將Fe3＋全部轉化成氫氧化物而除去，排放的廢水中含有的溶質為NaCl和Na2SO4；

（4）①根據（2），固體II為Fe和Cu的混合物，向其中加入足量的稀鹽酸，Fe與鹽酸反應，剩余固體為Cu，即Cu的質量為9.6g，F(xiàn)e＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，此時產生Fe2＋的物質的量為n(Fe2＋)=n(Cu)=9.6g÷64g/mol=0.15mol；

②固體III為Fe(OH)3，灼燒后得到Fe2O3，其質量為40.0g，鐵原子總物質的量為40g÷160g/mol×2=0.5mol；

原溶液中有H＋，加入鐵粉，發(fā)生Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，此時產生Fe2＋的物質的量為1×0.1/2mol=0.05mol，因此原溶液中n(Fe3＋)=(0.5－0.15－0.05)×2/3mol=0.2mol，即c(Fe3＋)=0.2mol·L－1。