Question

11．在FeCl₃溶液蚀刻铜箔制印刷电路板，其废液中有大量CuCl₂、FeCl₂和FeCl₃，任意排放将导致环境污染及资源的浪费，可从该废液中回收铜，并将铁的化合物全部转化为FeCl₃溶液，作为腐蚀液原料循环使用．处理和资源回收的过程简述如下：

请回答下列问题：
（1）请写出FeCl₃溶液与铜反应的离子方程式：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）试剂W是铁粉或Fe，操作 I的名称是过滤，该操作中用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯．
（3）操作Ⅱ之前最好加入适量稀盐酸，某同学用10mol•L^-1 的浓盐酸配制250mL 1mol•L^-1 的稀盐酸
①需要量取浓盐酸25mL．
②配制该稀盐酸时除量筒、烧杯、玻璃棒外，还必须用到的仪器有250mL容量瓶、胶头滴管．
（4）滤液Y和滤液Z合并后通入足量气体V，所发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，请写出实验室制取气体V的化学方程式：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（5）若通入气体V的量不足，则最后制得的FeCl₃溶液不纯净，含有杂质离子FeCl₂或Fe²⁺（离子符号）．请设计合理的实验检验该离子是否存在（简要说明实验步骤、现象和结论）取少量溶液，加入几滴KSCN溶液，溶液显红色，则表明溶液中有Fe³⁺（FeCl₃）；另取少量溶液，加入几滴酸性KMnO₄溶液，若KMnO₄溶液退色，则表明溶液中有Fe²⁺（或FeCl₂），说明通入的氯气的量不足够，若KMnO₄溶液不退色，则说明通入的氯气的量充足．
【供选择的试剂：KSCN溶液、氯水、酸性KMnO₄溶液、氢氧化钠溶液、稀硫酸】

Answer 1

分析 从废液中回收铜，并将铁的化合物全部转化为FeCl₃溶液，作为腐蚀液原料循环使用，则废液中加过量W（Fe粉），滤液为FeCl₂，滤渣为Fe和Cu，滤渣中加过量盐酸，因Cu与盐酸不反应，则所得滤液为FeCl₂，将滤液氯化亚铁中通入氯气可反应得到FeCl₃溶液，然后结合实验过程及化学用语来解答，
（1）FeCl₃溶液与铜反应生产氯化亚铁和氯化铜；
（2）其废液中有大量CuCl₂、FeCl₂和FeCl₃，加入过量W为铁粉反应生成铜、亚铁离子，分离固体和溶液用过滤，据此选择玻璃仪器；
（3）①用10mol•L^-1 的浓盐酸配制250mL 1mol•L^-1 的稀盐酸，稀释前后溶质的物质的量不变，计算得到溶液体积；
②配制一定物质的量浓度的溶液所需的玻璃仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管；
（4）滤液Y和滤液Z合并后通入足量气体V为氯气氧化氯化亚铁生成氯化铁，实验室制取气体V为氯气，利用二氧化锰和浓盐酸加热反应生成；
（5）通入氯气的目的是氧化Fe²⁺，如果氯气量不足，会有少量Fe²⁺未氧化，故只要通过证明溶液里是否含有Fe²⁺来证明氯气的量是否不足，可滴加酸性KMnO₄溶液看是否褪色来判断；

解答 解：（1）FeCl₃溶液与铜反应的离子方程式为：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）金属铁可以讲金属铜从其盐中置换出来，所以加的W是铁粉或Fe，操作 I的名称是过滤，该操作中用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯，
故答案为：铁粉或Fe；漏斗、玻璃棒、烧杯；
（3）①用10mol•L^-1 的浓盐酸配制250mL 1mol•L^-1 的稀盐酸，稀释前后溶质的物质的量不变，这所需浓盐酸的体积是V，则V•10mol•L^-1=250mL•1mol•L^-1，解得V=25mL，故答案为：25mL；
②配制一定物质的量浓度的溶液所需的玻璃仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管，
故答案为：250mL容量瓶、胶头滴管；
（4）滤液Y和滤液Z合并后通入足量气体V为氯气氧化氯化亚铁生成氯化铁，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，实验室制氯气的化学方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（5）若通入的氯气的量不足，亚铁离子不会完全被氧化为三价铁离子，所以最后制得的氯化铁晶体不纯净，会含有氯化亚铁，亚铁离子具有还原性，可以是高锰酸钾褪色，三价铁离子能使硫氰酸钾变为红色，可以据此来检验，
故答案为：FeCl₂或Fe²⁺；取少量溶液，加入几滴KSCN溶液，溶液显红色，则表明溶液中有Fe³⁺（FeCl₃）；另取少量溶液，加入几滴酸性KMnO₄溶液，若KMnO₄溶液退色，则表明溶液中有Fe²⁺（或FeCl₂），说明通入的氯气的量不足够，若KMnO₄溶液不退色，则说明通入的氯气的量充足；

点评 本题以实验的形式考查混合物的分离、提纯，注意发生的化学反应及元素守恒的角度来分析是解答本题的关键，题目难度中等．