Question

【题目】某化学实验室产生的酸性废液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+和Cl－，实验室设计下列方案对废液[体积为1 L，c(H+)=0.10 mol/L]进行处理，以回收金属并测定含量。

回答下列问题：

（1）实验中操作I、II、III的方法相同，其所用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、____。

（2）“还原”步骤时发生的离子方程式为____（只需写出其中任意一个），“氧化”步骤的目的是____。

（3）操作III后得到可排放废水中含有的溶质主要是____（填化学式）。

（4）进行如下实验测定：

①将操作II得到的固体II溶于足量稀盐酸，充分反应，得到的固体质量为9.6 g。

②将操作III得到的固体III进行充分灼烧，得到的红棕色固体质量为40.0 g。

原溶液中Fe3+的物质的量浓度是多少___

Answer 1

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

【解析】

（1）操作I、II、III的名称为过滤，需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒；

（2）沉淀步骤发生Ba2＋＋SO42－=BaSO4↓，滤液中含有离子是H＋、Fe3＋、Cu2＋、Cl－、Na＋、SO42－，加入过量铁粉，发生Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑；根据上一步只有Fe2＋表现还原性，氧化步骤的目的是将Fe2＋氧化成Fe3＋，发生2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O；

（3）加入过量铁粉，除去Cu，加入NaOH，将Fe3＋全部转化成氢氧化物而除去，排放的废水中含有的溶质为NaCl和Na2SO4；

（4）①根据（2），固体II为Fe和Cu的混合物，向其中加入足量的稀盐酸，Fe与盐酸反应，剩余固体为Cu，即Cu的质量为9.6g，Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，此时产生Fe2＋的物质的量为n(Fe2＋)=n(Cu)=9.6g÷64g/mol=0.15mol；

②固体III为Fe(OH)3，灼烧后得到Fe2O3，其质量为40.0g，铁原子总物质的量为40g÷160g/mol×2=0.5mol；

原溶液中有H＋，加入铁粉，发生Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，此时产生Fe2＋的物质的量为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。