1、
化学小组通过下列步骤测定某工厂废液中铜离子的浓度(已知废水中Fe3+对测定有干扰作用)。
i. 经检验废液中含有Fe3+离子,取V1 mL上述废液,加入NH4HF2,再加H2SO4酸化至pH<4,再次检测,未检验出Fe3+离子;
ii. 在上述溶液中,加入过量KI溶液,放置3 min,有沉淀CuI生成,立即用0.1000 mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至浅黄色,加3 mL淀粉指示剂,继续滴定,至溶液变为浅蓝色;
iii. 再向上述溶液中加入10% KSCN溶液10 mL,继续滴定至终点,共消耗Na2S2O3溶液V2 mL。
已知:①CuI、CuSCN均为白色难溶物,CuI能吸附少量I2,CuSCN不吸附I2。
②I2在水溶液中溶解度较小,I-+I2I3-、I-、I2、I3-的平衡体系溶液呈黄色
③I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,S2O32-和S4O62-无色;
(1)①步骤i中检验含Fe3+离子操作和现象_______。
②已知 Fe3++6F-[FeF6]3-,如果省略步骤i,则导致实验结果________(填“偏大”或 “偏小” ) 。
(2)①步骤ii中生成沉淀的离子方程式_____________。
②步骤ii中加入的KI的量是理论值的2至3倍,其目的一是使Cu2+充分反应;二是__________。
(3)①步骤iii中加入KSCN溶液使ii中的沉淀转化为CuSCN沉淀,其目的是___________。
②步骤iii中判定滴定终点的现象是_____________。
(4)经小组测定,废液中c(Cu2+)=______________。
从废液中取出少许放入试管中,滴加几滴KSCN溶液,溶液显红色,证明溶液中含有Fe3+ 偏大 2Cu2++ 4I-=2CuI+ I2或2Cu2++5I-=2CuI+ I3- 使 I2转化成易溶于水的I3- 释放CuI沉淀吸附的少量I2 溶液由浅蓝色恰好变成无色,且半分钟不变色
(1)①根据Fe3+遇SCN-会使溶液变为血红色分析判断;
②根据Fe3++6F-[FeF6]3-及Fe3+、Cu2+的氧化性分析,
(2)①步骤ii中Cu2+与I-会发生氧化还原反应产生CuI和I2,反应产生的I2再结合I-形成I3-;
②根据反应产生的物质及其溶解性分析;
(3)①CuI、CuSCN均为白色难溶物,CuI能吸附少量I2,CuSCN不吸附I2。
②根据I2与淀粉溶液变为蓝色判断;
(4)根据反应转化关系,得到已知物质与待求物质之间的关系式,然后计算废液中c(Cu2+)。
(1)①从废液中取出少许放入试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液显血红色,就可以证明溶液中含有Fe3+;
②在步骤i中加入NH4HF2,就可以发生反应Fe3++ 6F-[FeF6]3-,消耗Fe3+,当加入过量KI溶液时,只发生反应2Cu2++4I-=2CuI+I2或2Cu2++ 5I-=2CuI+ I3-;否则还会发生反应:2Fe3++2I-=2Fe2++ I2,产生较多的I2,导致滴定时消耗较多的Na2S2O3标准溶液,使测定结果偏大;
(2)①步骤ii中Cu2+与I-会发生氧化还原反应产生CuI和I2,反应方程式为:2Cu2++ 4I-=2CuI+I2或2Cu2++5I-=2CuI+ I3-;
②向含有Cu2+的溶液中加入KI溶液,发生反应:2Cu2++4I-=2CuI+I2,反应产生的I2在水中溶解度不大,但容易与溶液中的I-发生反应:I-+I2I3-,所以步骤ii中加入的KI的量是理论值的2至3倍,其目的一是使Cu2+充分反应;二是使 I2转化成易溶于水的I3-;
(3)①步骤ii中加入KI溶液,反应产生CuI沉淀,同时产生I2,在步骤iii中加入KSCN溶液使ii中的CuI沉淀转化为CuSCN沉淀,利用CuI能吸附少量I2,CuSCN不吸附I2,因此该操作目的是释放CuI沉淀吸附的少量I2;
③溶液中Cu2+与I-反应产生I2,以淀粉为指示剂,此时溶液为蓝色,当不断滴加Na2S2O3标准溶液时,I2不断被消耗,当溶液中I2恰好反应完全时,溶液蓝色褪去,此时达到滴定终点,故步骤iii中判定滴定终点的现象是滴加最后一滴标准Na2S2O3溶液时,溶液由浅蓝色恰好变成无色,且半分钟不变色;
(4)根据反应方程式:2Cu2++4I-=2CuI+I2,I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,可得关系式:2Cu2+~I2~2S2O32-,n(S2O32-)=c·V=0.1000 mol/L×V2×10-3 L=1.0×V2×10-4 mol,反应废液的体积是V1 mL= 1×10-3 L,根据关系式可知n(Cu2+)=n(S2O32-)=1.0×V2×10-4 mol,则反应后废液中c(Cu2+)== mol/L。
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