Question

4．電子工業(yè)中，常用氯化鐵溶液作為印刷電路銅板蝕刻液．請按要求回答下列問題：
（1）若向氯化鐵溶液中加入一定量的澄清石灰水，調節(jié)溶液pH，可得紅褐色沉淀，該反應的離子方程式為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，該過程中調節(jié)溶液的pH為5，則c（Fe³⁺）為：4.0×10^-11mol•L^-1．（己知：K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）
（2）某探究小組設計如下線路處理廢液和資源回收：

①用足量FeCl₃溶液蝕刻銅板后的廢液中含有的金屬陽離子有：Fe³⁺、Fe²⁺和Cu²⁺．
②FeCl₃蝕刻液中通常加入一定量的鹽酸，其中加入鹽酸的目的是：抑制氯化鐵水解．
③步驟①中加入H₂O₂溶液的目的是：因為將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，方便后續(xù)沉淀時除去．
④已知：生成氫氧化物沉淀的pH

	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀時	4.7	7.0	1.9
沉淀完全時	6.7	9.0	3.2

根據表中數(shù)據推測調節(jié)pH的范圍是：[3.2，4.7）或3.2≤pH＜4.7．
⑤寫出步驟②中生成CO₂的離子方程式：4H⁺+Cu₂（OH）₂CO₃ =3H₂O+2 Cu²⁺+CO₂↑（已知Cu₂（OH）₂CO₃難溶于水）

Answer 1

分析 （1）加入氫氧化鈣溶液生成氫氧化鐵沉淀，根據氫氧化鐵的Ksp表達式Ksp=[Fe³⁺][[OH^-]³]，可計算pH為5時鐵離子濃度；
（2）FeCl₃-HCl溶液蝕刻銅板后的廢液，發(fā)生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，得到氯化銅、氯化亞鐵和氯化鐵的混合溶液，向廢液中滴入過氧化氫將亞鐵離子氧化成極易除去的鐵離子，然后過濾得沉淀氫氧化鐵和氯化銅溶液，將沉淀溶解于鹽酸得到氯化鐵，向濾液中加入碳酸氫鈉得到堿式碳酸銅，以此解答該題．

解答 解：（1）加入氫氧化鈣溶液，發(fā)生Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，根據氫氧化鐵的Ksp表達式：Ksp=[Fe³⁺][[OH^-]³]，溶液的pH為5即[H⁺]=10^-5mol/L，所以金屬鐵離子濃度為4.0×10^-11 mol•L^-1，
故答案為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓；4.0×10^-11；
（2）①氯化鐵與銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅，反應的離子方程式：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，鐵離子可能過量，故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺和Cu²⁺；
②氯化鐵是強酸弱堿鹽水解呈酸性，所以加鹽酸防止弱離子鐵離子的水解，水解的方程式為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，向其中加鹽酸促使平衡逆向移動，
故答案為：抑制氯化鐵水解；
③加入氧化劑把亞鐵離子氧化為鐵離子但不能引入新的雜質，氧化劑選擇過氧化氫氧化亞鐵離子的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：因為將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，方便后續(xù)沉淀時除去；
④調節(jié)溶液的pH目的是使鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀，依據圖表數(shù)據分析可知pH應為：3.2～4.7，故答案為：[3.2，4.7）或3.2≤pH＜4.7；
⑤用堿式碳酸銅來調節(jié)溶液的PH，強制弱，所以離子反應方程式為：4H⁺+Cu₂（OH）₂CO₃ =3H₂O+2 Cu²⁺+CO₂↑，
故答案為：4H⁺+Cu₂（OH）₂CO₃ =3H₂O+2 Cu²⁺+CO₂↑．

點評 本題考查了物質制備實驗設計、物質分離的實驗基本操作，為高考常見題型，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，注意把握物質性質的理解，題目難度中等．