Question

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+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，S₂O₃^2-和S₄O₆^2-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⁺)=______________。

Answer

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

【解析】

(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。