精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
某校综合实践小组用废铁屑制FeCl3,用作印刷电路铜板腐蚀剂,并回收铜.活动过程如下:

(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式
2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+
2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+

(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式.
装置图:
,正极反应
2Fe3++2e-═2Fe2+
2Fe3++2e-═2Fe2+
,负极反应
Cu-2e-═Cu2+
Cu-2e-═Cu2+

(3)腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10mol?L-1,请参照下表完成除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤的相关问题:
  氢氧化物开始沉淀时的PH 氢氧化物沉淀完全时的PH
Fe3+
Fe2+
Cu2+
1.9
7.0
4.7
3.2
9.0
6.7
提供的药品:Cl2  浓H2SO4  NaOH溶液  CuO   Cu
①通入足量氯气,目的
将Fe2+氧化成Fe3+
将Fe2+氧化成Fe3+

②加入CuO调节溶液的PH至
3.2-4.7
3.2-4.7

③过滤除去
Fe(OH)3
Fe(OH)3
(填化学式)
(4)学生甲对黄色溶液A和绿色溶液C进行定性实验,完成下表:
编号 实验内容 实验操作 预期现象和结论
检验黄色溶液A中是否含有Fe2+
取少量黄色溶液A置于小试管中,滴入一滴酸性高锰酸钾溶液
取少量黄色溶液A置于小试管中,滴入一滴酸性高锰酸钾溶液
酸性高锰酸钾溶液褪色,则黄色溶液A有Fe2+
酸性高锰酸钾溶液褪色,则黄色溶液A有Fe2+
检验绿色溶液C中是否含有Fe3+
取少量绿色溶液C置于小试管中,滴入一滴KSCN溶液
取少量绿色溶液C置于小试管中,滴入一滴KSCN溶液
溶液出现血红色,则绿色溶液C仍有Fe3+
溶液出现血红色,则绿色溶液C仍有Fe3+
(5)电解过程中的阴极材料是
纯铜
纯铜

(6)采用排液法收集氯气,该液体是
饱和食盐水
饱和食盐水
,原因
Cl2在饱和食盐水中溶解度较小
Cl2在饱和食盐水中溶解度较小
分析:(1)Fe3+有强氧化性,能把金属铜氧化成铜离子;
(2)根据电池反应式设计原电池,由发生反应的反应类型设计正负极,将发生氧化反应的金属单质设计成负极,比负极不活泼的金属或导电的非金属设计成正极,反应物中的电解质设计为电解质溶液;
(3)先将Fe2+转化成Fe3+;再根据图表条件分析溶液的pH值,三价铁离子沉淀完全后,进行过滤即可;
(4)在A的溶液中滴入酸性KMnO4溶液,根据KMnO4溶液颜色变化,说明是否含有亚铁离子;
在C溶液中加入KSCN溶液,根据溶液是否变为红色,判断是否含有铁离子;
(5)电解回收Cu,溶液中铜离子发生还原反应,在阴极析出,故Cu应作阴极;
(6)Cl2在饱和食盐水中溶解度较小,可以用排饱和食盐水法收集氯气.
解答:解:(1)Fe3+有强氧化性,能把金属铜氧化成铜离子,自身被还原成Fe2+,反应方程式为2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+,故答案为:2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+
(2)设计成原电池时,负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应,该电池反应中三价铁离子得电子发生还原反应,所以正极上的电极反应式为2Fe3++2e-═2Fe2+,铜失电子发生氧化反应,所以负极上的电极反应式为Cu-2e-═Cu2+
电池反应中发生氧化反应的金属作负极,所以铜作负极,不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极,可选石墨作正极,发生还原反应的电解质溶液作原电池的电解质溶液,所以该原电池图为
故答案为:;2Fe3++2e-═2Fe2+;Cu-2e-═Cu2+
(3)根据图表知,Fe3+沉淀需要的PH值较小,与铜离子沉淀时的PH值相差较大,所以首先将二价铁离子转化为三价铁离子,选取的试剂不能引进新的杂质离子,所以选取氯气 作氧化剂;然后加热氧化铜除去氯气溶解生成的盐酸,在pH值3.2时三价铁离子完全沉淀,pH值4.7时铜离子开始沉淀,所以调节溶液的pH值至3.2-4.7;然后通过过滤除去生成的沉淀;
故答案为:①将Fe2+氧化成Fe3+;②3.2-4.7;③Fe(OH)3
(4)在A的溶液中滴入酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液颜色褪去,说明含有亚铁离子,否则,不含亚铁离子;
在C在溶液中加入KSCN溶液,溶液变为红色,说明含有铁离子,否则,不含铁离子,
故答案为:
编号 实验内容 实验操作 预期现象和结论
检验黄色溶液A中是否含有Fe2+ 取少量黄色溶液A置于小试管中,滴入一滴酸性高锰酸钾溶液 酸性高锰酸钾溶液褪色,则黄色溶液A有Fe2+
检验绿色溶液C中是否含有Fe3+ 取少量绿色溶液C置于小试管中,滴入一滴KSCN溶液 溶液出现血红色,则绿色溶液C仍有Fe3+

(5)电解回收Cu,溶液中铜离子发生还原反应,在阴极析出,故纯Cu应作阴极,
故答案为:纯铜;
(6)Cl2在饱和食盐水中溶解度较小,可以用排饱和食盐水收集氯气,
故答案为:饱和食盐水;Cl2在饱和食盐水中溶解度较小.
点评:本题考查了化学工艺流程图、原电池的工作原理及原电池的设计、对操作的条件控制与理解,难度较大,原电池的设计是学习的重点和难度.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

某校综合实践小组用废铁屑制FeCl3,用作印刷电路铜板腐蚀剂,并回收铜.活动过程如下:
精英家教网
(1)写出废铁屑与盐酸反应的离子方程式:
 
 

(2)学生甲对黄色溶液A和绿色溶液C进行定性实验,完成下表:
编号 实验内容 实验操作 预期现象和结论
检验黄色溶液A中是否含有Fe2+
 
 
检验绿色溶液C中是否含有Fe3+
 
 
(3)电解时阴极材料是
 

(4)采用排液法收集氯气,该液体是
 

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源:2012年人教版高中化学选修6 2.2 物质的制备练习卷(解析版) 题型:填空题

铁是与日常生活密切相关的元素。

(1)在生铁中含有一种铁、碳化合物X。已知X中铁、碳的元素质量比为14∶1。X的最简式为__________。

(2)X有下列转化关系:(无关物质已经略去)

溶液甲中含有的大量阳离子是________________;溶液甲中加入H2O2发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)X与过量浓硝酸反应生成气体Z和气体W,Z是一种无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体,气体Z和W分别是:Z__________、W__________。

(4)Fe(OH)3胶体外观与Fe(SCN)3溶液相似,请设计一种简单的方法将它们鉴别出来且不破坏它们:________________________。

(5)某校综合实践小组用废铁屑制FeCl3,用作印刷电路铜板腐蚀剂,并回收铜。活动过程如下:

①写出废铁屑与盐酸反应的离子方程式:

________________________________________________________________________。

②学生甲对黄色溶液A和绿色溶液C进行定性实验,完成下表:

实验内容

实验操作

预期现象和结论

检验黄色溶液A中是否含有Fe2

 

 

检验绿色溶液C中是否含有Fe3

 

 

 

查看答案和解析>>

同步练习册答案