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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 Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
2 Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

(2)若將(1)中的反應設計成原電池,請在右邊方框內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
Fe3++e-=Fe2+
Fe3++e-=Fe2+
負極反應
Cu-2e-=Cu2+
Cu-2e-=Cu2+

(3)腐蝕銅板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的濃度均為0.10mol/L,請參照下表給出的數據和藥品,簡述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的實驗步驟
①通入足量氯氣將Fe2+氧化成Fe3+;②加入CuO調節(jié)溶液的pH至3.2-4.7;③過濾(除去Fe(OH)3
①通入足量氯氣將Fe2+氧化成Fe3+;②加入CuO調節(jié)溶液的pH至3.2-4.7;③過濾(除去Fe(OH)3

  氫氧化物開始沉淀時的pH 氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3+
Fe2+
Cu2+
1.9
7.0
4.7
3.2
9.0
6.7
提供的藥品:Cl2  濃H2SO4  NaOH溶液  CuO  Cu
(4)某科研人員發(fā)現(xiàn)劣質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,驗證劣質不銹鋼腐蝕.有關反應的化學方程式
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
;劣質不銹鋼腐蝕的實驗現(xiàn)象
不銹鋼表面有紫紅色物質生成
不銹鋼表面有紫紅色物質生成
分析:(1)Fe3+有強氧化性,能把金屬銅氧化成銅離子;
(2)根據電池反應式設計原電池,由發(fā)生反應的反應類型設計正負極,將發(fā)生氧化反應的金屬單質設計成負極,比負極不活潑的金屬或導電的非金屬設計成正極,反應物中的電解質設計為電解質溶液;
(3)先將將Fe2+轉化成Fe3+;再根據圖表條件溶液的pH值,三價鐵離子沉淀完全后,進行過濾即可;
(4)根據劣質不銹鋼能與某些鹽溶液反應而被腐蝕,所以要根據所給藥品制取鹽溶液,制取鹽溶液時要考慮環(huán)保,且該鹽溶液與鐵反應時有明顯的現(xiàn)象.
解答:解:(1)Fe3+有強氧化性,能把金屬銅氧化成銅離子,自身被還原成 Fe2+,反應方程式為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,故答案為:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;
(2)設計成原電池時,負極上發(fā)生氧化反應,正極上發(fā)生還原反應,該電池反應中三價鐵離子得電子發(fā)生還原反應,所以正極上的電極反應式為Fe3++e-=Fe2+(或2Fe3++2e-=2Fe2+),銅失電子發(fā)生氧化反應,所以負極上的電極反應式為Cu=2Cu2++2e-(或Cu-2e-=Cu2+);
電池反應中發(fā)生氧化反應的金屬作負極,所以銅作負極,不如負極活潑的金屬或導電的非金屬作正極,可選石墨作正極,發(fā)生還原反應的電解質溶液作原電池的電解質溶液,所以該原電池圖為,故答案為:;Fe3++e-=Fe2+(或2Fe3++2e-=2Fe2+);Cu=2Cu2++2e-(或Cu-2e-=Cu2+);
(3)根據圖表知,F(xiàn)e3+沉淀需要的PH值較小,與銅離子沉淀時的PH值相差較大,所以首先將二價鐵離子轉化為三價鐵離子,選取的試劑不能引進新的雜質離子,所以選取氯氣 作氧化劑;然后加熱氧化銅除去氯氣溶解生成的鹽酸,在PH值3.2時三價鐵離子完全沉淀,PH值4.7時銅離子開始沉淀,所以調節(jié)溶液的PH值至3.2-4.7;然后通過過濾除去生成的沉淀.
故答案為:①通入足量氯氣將Fe2+氧化成Fe3+;②加入CuO調節(jié)溶液的pH至3.2-4.7;③過濾(除去Fe(OH)3).(4)劣質不銹鋼能與某些鹽溶液反應而被腐蝕,給取的藥品沒有鹽溶液,所以用給取的藥品制取鹽溶液,可用銅與濃硫酸反應制取硫酸銅溶液,也可用氧化銅和稀硫酸制取硫酸銅溶液,但銅與濃硫酸反應生成有毒氣體,不環(huán)保,所以用氧化銅和稀硫酸反應制取硫酸銅溶液;硫酸銅和鐵反應產生銅單質,所以可觀察到不銹鋼表面有紫紅色物質生成.
故答案為:CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、CuSO4+Fe=FeSO4+Cu;不銹鋼表面有紫紅色物質生成.
點評:本題考查了原電池的工作原理及原電池的設計,難度較大,原電池的設計是學習的重點和難度.
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科目:高中化學 來源: 題型:

用常見的金屬及化合物的知識填空。

 (1)過氧化鈉可用于宇航員或潛水艇中氧氣再生的來源,請分別寫出宇航員呼出的水蒸

氣和二氧化碳跟過氧化鈉反應的化學方程式:

    ①                                  ;②                                 

 (2)鋁是一種日常生活中應用很廣的重要金屬。

    ①在酒精燈上加熱未經打磨的鋁箔,出現(xiàn)的現(xiàn)象是                           。

    ②鋁制炊具長時間燒煮堿性食物的過程中,鋁的保護膜將被破壞。寫出鋁的保護膜與強堿發(fā)生化學反應的離子方程式                              。

(3)鐵是人類較早使用的金屬之一。運用鐵的有關知識,回答下列問題:

①自選合適的氧化劑,將補鐵劑中的Fe2+氧化成Fe3+,寫出相關的離子反應方程式:    

                             。

 ②向沸水中逐滴滴加飽和FeC13溶液,至液體呈透明的紅褐色,形成該分散系的分散質粒子直徑范圍是                nm。

  ③電子工業(yè)需用30%的FeC13溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅,制造印刷電路板。請寫出FeC13溶液與銅反應的離子方程式                                 。

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