Question

鐵及鐵的化合物應用廣泛，如FeCl₃可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等．

(1)寫出FeCl₃溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：________．

(2)若將(1)中的反應設計成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標出正、負極，并寫出電極反應式．

正極反應________，負極反應________．

(3)腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的濃度均為0.10 mol·L^－1，請參照下表給出的數(shù)據(jù)和藥品，簡述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的實驗步驟________．

(4)某科研人員發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯．請從上表提供的藥品中選擇兩種(水可任選)，設計最佳實驗，驗證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕．

有關反應的化學方程式：____________；

劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的實驗現(xiàn)象：________．

Answer 1

答案：
解析：

答案：(1)2Fe3+＋Cu2Fe2+＋Cu2+ 　　(2)裝置圖 　　正極反應：Fe3+＋e－Fe2+(或2Fe3+＋2e－2Fe2+) 　　負極反應：CuCu2+＋2e－(或Cu－2e－Cu2+) 　　(3)①通入足量氯氣將Fe2+氧化成Fe3+；②加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH至3.2－4.7；③過濾(除去Fe(OH)3) 　　(4)CuO＋H2SO4CuSO4＋H2O　CuSO4＋FeFeSO4＋Cu 　　不銹鋼表面有紫紅色物質(zhì)生成 　　解析：本題考查了鐵及其化合物、原電池和沉淀溶解的知識，也考查了分析問題的能力．問題(1)：Fe3+具有強氧化性，可以把一些金屬單質(zhì)如鐵、銅等氧化成相應的離子，F(xiàn)e3+腐蝕銅制電路板利用的就是這個原理，反應的離子方程式是：2Fe3+＋Cu2Fe2+＋Cu2+． 　　問題(2)：由反應2Fe3+＋Cu2Fe2+＋Cu2+可以判斷出銅化合價升高，發(fā)生氧化反應，銅作負極，鐵元素化合價降低，F(xiàn)e3+發(fā)生還原反應，正極可以選用石墨棒，電解質(zhì)溶液可以選用氯化鐵溶液．仿照教材上的銅鋅原電池裝置，可以畫出原電池的裝置圖． 　　發(fā)生的電極反應為：正極反應：Fe3+＋e－Fe2+(或2Fe3+＋2e－2Fe2+) 　　負極反應：CuCu2+＋2e－(或Cu－2e－Cu2+)． 　　問題(3)：除雜時，要把雜質(zhì)全部除去，又不能引入新的雜質(zhì)．根據(jù)題給信息可知：Fe3+的氫氧化物從開始沉淀到沉淀完全的pH范圍是1.9－3.2，F(xiàn)e2+的氫氧化物從開始沉淀到沉淀完全的pH范圍是7.0－9.0，Cu2+的氫氧化物從開始沉淀到沉淀完全的pH范圍是4.7－6.7．當pH為3.2時Fe3+完全沉淀，此時Cu2+不會沉淀，要使Fe2+完全沉淀需要使溶液的pH為9.0，此時Cu2+已經(jīng)完全沉淀．因此，若要除去CuCl2溶液中的Fe3+、Fe2+，需要將Fe2+全部轉(zhuǎn)化為Fe3+，采取的措施是向溶液中通入過量的氯氣；為了不引入其他雜質(zhì)，可以向溶液中加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH范圍在3.2－4.7之間，此時Fe3+完全沉淀；最后過濾，即可得到純凈的氯化銅溶液．實驗步驟見答案． 　　問題(4)：不銹鋼在某些鹽溶液中比在酸溶液中腐蝕明顯，說明這些鹽溶液中的金屬陽離子的氧化性比H+的氧化性強，即這些金屬在金屬活動性順序表中位于氫的后面．要設計實驗驗證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕，需要有容易與鐵反應的鹽，根據(jù)提供的藥品可知這種鹽是硫酸銅，制取硫酸銅的最佳方案是用氧化銅與稀硫酸反應制取，這種方法比濃硫酸與銅反應節(jié)省硫酸，并且不產(chǎn)生污染環(huán)境的SO2．實驗步驟是：1．用適量水將濃硫酸稀釋制取稀硫酸，2．用氧化銅與稀硫酸反應制取硫酸銅，3．將不銹鋼加入硫酸銅溶液中觀察現(xiàn)象．有關化學方程式和實驗現(xiàn)象見答案．