Question

【題目】化學實驗室產生的廢液中含有大量會污染環境的物質，為了保護環境，化學實驗室產生的廢液必須經處理后才能排放。某化學實驗室產生的酸性廢液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+三種金屬陽離子和Cl-一種陰離子，實驗室設計了下述方案對廢液進行處理，以回收金屬并測定含量，保護環境。

已知實驗中處理的酸性廢液的體積為1L，用pH計測定出其中H+物質的量濃度為0.10mol/L。

請回答下列問題：

(1)實驗中操作I、II、III的方法相同，操作步驟依次為過濾、_________、干燥。

(2)“氧化”步驟所得溶液顏色為棕黃色，該反應的離子方程式為：__________。

(3)實驗中稱量固體I 的質量為4.66g，固體II 的質量為15.2g，用足量的稀硝酸溶解固體II 后產生了標準狀況下的無色氣體4.48L，則固體II 中金屬銅的質量為________g。

(4)實驗中將固體III進行充分灼燒，使用儀器除了酒精燈、三腳架、泥三角、玻璃棒外，還有_____（填名稱）。最后得到的紅棕色固體質量為40.0g，則原溶液中氯離子的物質的量濃度為________（寫出計算過程）。

Answer 1

【答案】洗滌2Fe2++H2O2+2H+= 2Fe3++2H2O9.6坩堝1.04mol/L

【解析】在含有Fe3+、Cu2+、Ba2+和Cl-的酸性廢液中滴加過量Na2SO4溶液后，通過操作I的過濾、洗滌并干燥可得BaSO4沉淀；濾液中加入過量Fe粉可還原濾液中的Cu2+，通過操作Ⅱ的過濾、洗滌并干燥可得Fe和Cu的混合物；繼續在濾液中 滴加過量的H2O2溶液，可將濾液中的Fe2+氧化為Fe3+，滴加過量NaOH溶液可得Fe(OH)3沉淀，經操作Ⅲ的過濾、洗滌并干燥可得Fe(OH)3；最后的濾液可排放；

(1)有分析可知實驗中操作I、II、III的方法相同，操作步驟依次為過濾、洗滌、干燥；

(2)H2O2將濾液中的Fe2+氧化為Fe3+，發生反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+= 2Fe3++2H2O；

(3)固體I BaSO4沉淀的質量為4.66g，物質的量為0.02mol；固體II Fe和Cu的混合物的質量為15.2g，用足量的稀硝酸溶解固體II 后產生標準狀況下的無色氣體NO為4.48L，其物質的量為0.2mol，設Cu的物質的量為xmol，Fe的物質的量為ymol，則64x+56y=15.2、2x+3y=0.2×3（電子守恒式），解得：x=0.15、y=0.1，Cu的質量為64g/mol×0.15mol=9.6g；

(4)固體灼燒需要在坩堝中進行，則實驗中將固體III進行充分灼燒，使用儀器除了酒精燈、三腳架、泥三角、玻璃棒外，還有坩堝；最后得到的紅棕色固體Fe2O3的質量為40.0g，其物質的量為40.0g÷160g/mol=0.25mol，則濾液3中含有的Fe2+為0.5mol，原酸性溶液中含有H+的物質的量為0.10mol/L×1L=0.1mol，能溶解Fe生成的Fe2+為0.1mol×=0.05mol；原酸性溶液中的Cu2+的物質的量為0.15mol，能溶解Fe生成的Fe2+為0.15mol；根據2Fe3++Fe=3Fe2+，原溶液中的Fe3+的物質的量為(0.5mol-0.05mol-0.15mol)=0.2mol；另外原酸性溶液中含有Ba2+是0.02mol，根據溶液是電中性的可知n(Cl-)=n(Ba2+)×2+n(H+)+n(Fe3+)×3+n(Cu2+)×2=0.02mol×2+0.1mol+0.2mol×3+0.15mol×2=1.04mol，則原溶液中氯離子的物質的量濃度為=1.04mol/L。