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【题目】探究0.5mol/L FeCl3溶液(pH=1)与不同金属反应时的多样性的原因。 (各组实验中:所用FeCl3溶液体积相同;金属过量;静置、不振荡)

实验

金属

现象及产物检验

I

镁条

立即产生大量气体;金属表面变黑,该黑色固体能被磁铁吸引;液体颜 色由棕黄色逐渐变为红褐色;片刻后气泡减少;金属表面覆盖有红褐色沉淀,此时取反应后的液体, 滴加K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀。

II

铜粉

无气体产生;溶液逐渐变为蓝绿色;取反应后的溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀。

1)根据实验I的现象,推测红褐色液体为胶体,并用光束照射该液体,在与光束垂直的方向观察到_________得以证实。

2)已知FeFe3O4均能被磁铁吸引。

①为了确定黑色固体的成分是否含有FeFe3O4重复实验I,及时取少量镁条表面生成的黑色粉末,洗净后进行实验如下:

该实验说明黑色固体中一定含有_________,结合现象写出判断的理由_________

②除上述结论外,分析实验I的现象,可知被还原得到的产物一定还有_________

3)实验Ⅰ、Ⅱ现象的差异,与Fe3+Mg2+Fe2+H+Cu2+的氧化性强弱有关,其顺序是Mg2+<Fe2+<_________

4)继续研究0.5mol/L FeCl3溶液(pH=1)与Fe的反应。

实验

金属

现象及产物检验

铁粉

持续产生少量气体;一段时间后,溶液颜色变浅,底部有红褐色沉 淀,经检验,溶液pH=4;含有Fe2+,无Fe3+

铁丝

无明显的气泡产生;一段时间后,溶液变为浅绿色,经检验,溶液 pH=2,含有Fe2+Fe3+Fe3+被还原的量多于实验

①实验中发生反应的离子方程式有_________

②已知:相同条件下,H+在溶液中的移动速率远大于Fe3+ 结合实验IⅡ,由反应中金属表面离子浓度的变化,推测实验IIIIV现象差异的原因:_________

【答案】一条光亮的“通路” Fe 滤纸ⅱ上无明显现象,说明Fe3O4不能溶解产生Fe2+,所以滤纸ⅰ上粉末附近变蓝只能是Fe被氧化产生Fe2+ H2、Fe2+ H+ < Cu2+ < Fe3+ Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑,Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+( Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+ I、Ⅲ可知,金属与Fe3+、H+反应速率快时,因H+移动速率大其浓度在金属表面变化小,易被还原,促使Fe3+水解生成Fe(OH)3Ⅳ中反应慢,Fe表面Fe3+能及时补充,且由Ⅱ知Fe3+的氧化性强,利于Fe3+还原

【解析】

(1)胶体的重要性质就是具有丁达尔效应——用平行光照射时,从侧面能看到一条光亮的“通路”;(2)①由实验所得的黑色粉末与纯Fe3O4作对比实验,发现Fe3O4并不能与所加的试剂(含K3[Fe(CN)6]3%NaCl溶液)发生作用,而黑色粉末能,从而间接证明了能与所加试剂发生作用的是铁粉;所以原黑色粉末中一定有铁粉,是铁粉被氧化产生了Fe2+②从立即产生大量气泡判断产物中有氢气,从K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀判断产物中有Fe2+;(3)根据实验Ⅰ、Ⅱ现象,以及金属活动性顺序表,金属离子氧化性强弱顺序为:Mg2+<Fe2+<H+ < Cu2+ < Fe3+,注意Fe3+的特殊强氧化性即可。(4)①实验中产生气泡是发生反应:Fe +2H+ =Fe2++H2,产生红褐色沉淀是发生反应:Fe3++3H2O Fe(OH)3 +3H+,有Fe2+Fe3+,说明发生了反应:Fe+2Fe3+ = 3Fe2+②用好题给信息相同条件下,H+在溶液中的移动速率远大于Fe3+是解题的关键。由I、Ⅲ可知,金属与Fe3+H+反应速率快时,因H+移动速率大其浓度在金属表面变化小,易被还原,促使Fe3+水解生成Fe(OH)3Ⅳ中反应慢,Fe表面Fe3+能及时补充,且由Ⅱ知Fe3+的氧化性强,利于Fe3+还原。

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已知:①一定条件下,CuCu2+反应可生成+ 1价铜。

②氯化亚铜(CuCl)难溶于水,可与Cl-形成CuCl32-进入溶液。

Ⅰ.蚀刻过程中将Cu转化为CuCl32-去除。

1)蚀刻过程的离子方程式有_______CuCl+2Cl- CuCl32-

2)蚀刻液中的盐酸可大大提高蚀刻效率,结合上述反应解释原因______________

Ⅱ.蚀刻一段时间后,将蚀刻废液中的CuCl32-转化为Cu2+,即可再生循环利用,常用方法如下:

1)化学再生加入H2O2溶液可使蚀刻液再生,该反应的离子方程式是______________

2)电解再生(电极不参与反应):按下图装置,使蚀刻液再生并回收金属Cu

①在______(“a”“b)”)回收得到金属Cu

②结合电极反应解释阳极区蚀刻液再生的原理:________

③实际电解过程中,通常在两极上均产生少量气体,则流出液1、流出液2混合后,还需补充试剂________得到可循环使用的再生液。

④研究表明:其他条件不变,使用无膜电解槽再生时,一段时间后,电极上析出的Cu总量反而会随电解时间的増长而减少。解释Cu的总量减少的原因:________

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4)上述转化H→I的反应离子方程式_________________________

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