Question

【題目】從某廢液（含有Fe2+、Cu2+、Cl﹣）中回收銅并制得純凈的FeCl3溶液．現以制得純凈的FeCl3溶液為原料制取優良的水處理劑高鐵酸鉀（K2FeO4），其流程如圖：
已知：高錳酸鉀（K2FeO4）位暗紫色固體，可溶于水．在中性或酸性溶液中逐漸分解，在堿性溶液中穩定．高錳酸鉀具有強氧化性．高錳酸鉀（K2FeO4）與水作用產生Fe（OH）3 ．
（1）檢驗廢液中含有Fe2+選用的試劑是（填化學式）；從廢液中制得純凈的FeCl3溶液加入的試劑除鐵粉外，還需要一種試劑是（填化學式），加入時發生反應的離子方程式為 ．
（2）高錳酸鉀（K2FeO4）在處理水過程中的作用是和 ．
（3）“氧化”過程反應的離子方程式為 ．
（4）過濾時需用的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯和 ， 上述工藝得到的高錳酸鉀常含有雜志，可用重結晶法提純，操作是：將粗產品用溶解，然后 ．
（5）用回收的銅為原料可制得粗制CuSO45H2O晶體（含有少量的FeSO47H2O），除去CuSO45H2O晶體中雜志的方法是：向溶液中加入H2O2 ， 再調解溶液pH，過濾即可制得純凈的CuSO4溶液，進而制得純凈CuSO45H2O的晶體． 已知：室溫時一些物質的Kaq如表：

化學式	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
Kaq	8.0×10﹣16	8.0×10﹣18	8.0×10﹣20

已知溶液中的離子濃度小于1×10﹣6molL﹣1時就認定沉淀完全．
加雙氧水的目的是；若溶液中CuSO4的濃度為3.0molL﹣1 ， 通過計算說明此方法可除去粗制CuSO45H2O晶體中FeSO47H2O的理由 ．

Answer 1

【答案】
（1）KMnO4； Cl2；2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl﹣
（2）殺菌消毒；凈水
（3）2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O
（4）漏斗；飽和KOH溶液；加熱濃縮、冷卻結晶、過濾
（5）將亞鐵離子氧化成鐵離子；通常認為溶液中的離子濃度小于1×10﹣6mol?L﹣1時就認定沉淀完全,設溶液中CuSO4的濃度為3.0mol?L﹣1,則Cu（OH）2開始沉淀時的pH為4,Fe3+完全沉淀時溶液的pH為3.3,通過計算確定上述方案可行
【解析】解：（1）亞鐵離子具有還原性，高錳酸根離子具有氧化性，兩者反應，反應的離子反應為MnO4﹣+5Fe2++8H+═Mn2++5Fe3++4H2O，高錳酸鉀溶液褪色，所以可選擇KMnO4溶液檢驗廢液中含有Fe2+，從廢液中制得純凈的FeCl3溶液加入的試劑除鐵粉外，還需要通入氯氣氧化亞鐵離子，反應的方程式為：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl﹣，

所以答案是：KMnO4；2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl﹣；（2）K2FeO4中鐵元素化合價為+6價，具有強氧化性，可以殺菌消毒，被還原劑還原為鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，反應的離子方程式為：Fe3++3H2OFe（OH）3（膠體）+3H+，可以吸附懸浮雜質起到凈水的主要作用，

所以答案是：殺菌消毒；凈水；（3）反應中NaClO是氧化劑，氧化產物是Na2FeO4，反應中FeCl3→Na2FeO4，鐵元素化合價由+3價升高為+6價，化合價總升高3價，NaClO→NaCl，氯元素化合價由+1降低為﹣1價，化合價總共降低2價，化合價升降最小公倍數為6，故FeCl3系數為2，NaClO系數為3，由鐵元素守恒可知Na2FeO4系數為2，由氯元素守恒可知NaCl系數為2×3+3=9，由氫元素守恒可知H2O系數為5，配平方程式為2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O，根據電荷守恒可得2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O，

所以答案是：2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O；（4）過濾分離溶液與不溶性固體，在鐵架臺上放漏斗，漏斗下方為燒杯，然后利用玻璃棒引流，進行過濾操作，所以需用的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯和漏斗，由題目信息可知，K2FeO4可溶于水，在中性或酸性溶液中能分解，在堿性溶液中穩定，在分離提提純的時候就要在堿性環境中進行，要防止引入新雜質，所以需要將K2FeO4粗產品在稀KOH溶液中溶解，然后加入飽和KOH溶液，然后加熱濃縮、冷卻結晶、過濾，

所以答案是：漏斗；飽和KOH溶液；加熱濃縮、冷卻結晶、過濾；（5）根據表中三種物質的KSP計算得出：KSP[Fe（OH）2]=c（OH﹣ ）2×c（Fe2+），Fe2+沉淀完全時的C（OH﹣）= = ×10﹣6mol/L，對應溶液的pH=14+lgC（OH﹣），KSP[Fe（OH）3]=c（OH﹣ ）3×c（Fe3+），Fe3+完全沉淀時C（OH﹣）= =2× mol/L，對應溶液的pH=14+lgC（OH﹣）≈4，KSP[Cu（OH）2]=c（OH﹣ ）2×c（Cu2+），Cu2+開始沉淀時的C（OH﹣）= =1×10﹣10mol/L，對應溶液的pH=14+lgC（OH﹣）=4，Cu2+完全沉淀時的C（OH﹣）= = ×10﹣7mol/L，對應溶液的pH=14+lgC（OH﹣）=7﹣ ，因此需將亞鐵離子轉化為鐵離子，而鐵離子沉淀完全時，銅離子未開始沉淀，加入雙氧水的目的是將亞鐵離子氧化為鐵離子，將鐵離子完全沉淀的pH為3.3，而銅離子開始沉淀的pH為4.0，因此可用該方法除去粗制CuSO45H2O晶體中FeSO47H2O，

所以答案是：通常認為溶液中的離子濃度小于1×10﹣6molL﹣1時就認定沉淀完全，設溶液中CuSO4的濃度為3.0molL﹣1，則Cu（OH）2開始沉淀時的pH為4，Fe3+完全沉淀時溶液的pH為3.3，通過計算確定上述方案可行．