Question

鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl₃可作催化劑、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）若將（1）中的反應(yīng)設(shè)計成原電池，請畫出原電池裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式．
正極反應(yīng)

 

負(fù)極反應(yīng)

 

（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^-1，請參照下表給出的數(shù)據(jù)和藥品，簡述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的實(shí)驗(yàn)步驟：

 

．

	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3+	2.7	3.7
Fe2+	7.6	9.6
Cu2+	4.7	6.7
提供的藥品：Cl2　　濃H2SO4　　NaOH溶液　　CuO　　　Cu

Answer 1

考點(diǎn)：設(shè)計原電池,原電池和電解池的工作原理,物質(zhì)分離、提純的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計題,電化學(xué)專題

分析：（1）銅和氯化鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化銅、氯化亞鐵；
（2）如果將2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺設(shè)計成原電池，Cu失電子作負(fù)極，不如銅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，可溶性鐵鹽為電解質(zhì)；
（3）根據(jù)離子沉淀需要的pH知，要除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，因?yàn)殂~離子生成沉淀的pH在Fe³⁺和Fe²⁺生成沉淀的pH之間，所以需要將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，然后調(diào)節(jié)pH除去鐵離子即可，注意不能引進(jìn)新的雜質(zhì)．

解答： 解：（1）銅和氯化鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化銅、氯化亞鐵，離子方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）如果將2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺設(shè)計成原電池，Cu失電子作負(fù)極，不如銅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，可溶性鐵鹽為電解質(zhì)，如氯化鐵，其裝置圖為，負(fù)極反應(yīng)式為，正極反應(yīng)式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺），
故答案為：；
正極反應(yīng)：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺）；負(fù)極反應(yīng)：Cu=Cu²⁺+2e^-（或Cu-2e^-=Cu²⁺）；
（3）根據(jù)離子沉淀需要的pH知，要除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，因?yàn)殂~離子生成沉淀的pH在Fe³⁺和Fe²⁺生成沉淀的pH之間，所以需要將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，然后調(diào)節(jié)pH除去鐵離子即可，所以先用氯氣將亞鐵離子氧化為鐵離子，然后加入CuO調(diào)節(jié)溶液pH至3.7～4.7，最后過濾除去氫氧化鐵沉淀即可得到較純凈的氯化銅溶液，故答案為：
①通入足量氯氣將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
②加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH至3.7～4.7；
③過濾[除去Fe（OH）₃]．

點(diǎn)評：本題考查原電池原理及混合物的分離和提純實(shí)驗(yàn)，知道原電池反應(yīng)是原電池設(shè)計依據(jù)，會根據(jù)離子沉淀需要的pH對混合物進(jìn)行分離和提純，注意：除雜時不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，為易錯點(diǎn)．