Question

在FeCl₃溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液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⁺

；操作Ⅰ加入的试剂W是

铁粉或Fe

．
（2）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，并进行有关实验．
①需要量取浓盐酸

25mL

mL．
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

．
③用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定稀盐酸，滴定过程中眼睛应注视

锥形瓶内溶液颜色的变化

，实验时未用标准液润洗滴定管，测得锥形瓶中待测液的浓度

大于

实际浓度．（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）操作Ⅲ前需要通入气体V，请写出实验室制取气体V的化学方程式：

MnO₂+4HCl（浓）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O

，该反应中

MnO₂

是氧化剂．
（4）操作Ⅲ应在HCl气流氛围中进行，其原因是

抑制Fe³⁺（或FeCI₃）的水解

．
（5）若通入的V的量不足，则最后制得的氯化铁晶体不纯净，这是因为溶液U中含有杂质

FeCl₂或Fe²⁺

．请设计合理的实验，验证溶液U中的成分，并判断通入的V的量是否不足

取少量溶液U，加入几滴KSCN溶液，溶液显红色，则表明溶液U中有Fe³⁺（FeCl₃）；另取少量溶液U，加入几滴酸性KMnO₄溶液，若KMnO₄溶液退色，则表明溶液U中有Fe²⁺（或FeCl₂），说明通入的V的量不足够若KMnO₄溶液不退色，则说明通入的V的量充足

（简要说明实验步骤、现象和结论）．
供选择的试剂：酸性KMnO₄溶液、KSCN溶液、氯水．
（6）若向氯化铁溶液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，可得红褐色沉淀．该过程中调节溶液的pH为5，则金属离子浓度为

4.0×10^-11mol?L^-1

．（己知：Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）

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．

解答：解：（1）FeCl₃溶液与铜反应的离子方程式为：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，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，故答案为：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；铁粉或Fe；
（2）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；
③用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定稀盐酸，滴定过程中眼睛应注视锥形瓶内溶液颜色的变化，未用标准液润洗滴定管，相当于将标准液稀释，所需标准液的体积增多，所以测得锥形瓶中待测液的浓度大于实际浓度，故答案为：锥形瓶内溶液颜色的变化；大于；
（3）实验室制氯气的化学方程式为：MnO₂+4HCl（浓）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，izhongMn的化合价降低，所以二氧化锰是氧化剂，故答案为：MnO₂+4HCl（浓）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；MnO₂；
（4）三价铁离子易水解，氯化铁溶液蒸干得不到氯化铁晶体，所以需要加入酸来抑制铁离子水解，故答案为：抑制Fe³⁺（或FeCl₃）的水解；
（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U，加入几滴KSCN溶液，溶液显红色，则表明溶液U中有Fe³⁺（FeCl₃）；另取少量溶液U，加入几滴酸性KMnO₄溶液，若KMnO₄溶液退色，则表明溶液U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；
（6）根据氢氧化铁的Ksp表达式：Ksp=[Fe³⁺][[OH^-]³]，溶液的pH为5即[H⁺]=10^-5mol/L，所以金属铁离子浓度为4.0×10^-11 mol?L^-1，故答案为：4.0×10^-11mol?L^-1．

点评：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，（5）为学生解答的易错点和难点，题目难度中等．