Question

2．电子工业常用氯化铁浓溶液蚀刻铜质线路板，回收铜并再生刻蚀液．刻蚀后的残液含有Fe²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺等．其流程如图所示．

（1）加入铁粉后发生反应的离子方程式为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu．
（2）最初所用FeCl₃刻蚀液浓度为 3mol/L，使用1L这样的刻蚀液腐蚀掉32g铜后，刻蚀后残液c（Fe³⁺）为2mol/L；经过再生后，新的刻蚀液浓度为4.5 mol/L（反应过程中溶液体积变化忽略不计）．

Answer 1

分析 （1）铁粉过量，铁离子和铜离子都与铁反应，据此写出反应的离子方程式；
（2）根据n=$\frac{m}{M}$计算出铜的物质的量，再根据反应反应2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺计算出消耗铁离子的物质的量，从而得出消耗铁离子的浓度，最后计算出腐蚀后残夜中铁离子浓度；计算出刻蚀后残液中亚铁离子、铁离子和铜离子的物质的量，再计算出加入过量铁粉后的滤液中含有亚铁离子的总物质的量，结合质量守恒定律计算出通入氯气后新的刻蚀液中铁离子的物质的量，再根据c=$\frac{n}{V}$计算出铁离子浓度．

解答 解：（1）加入过量铁粉后，铁离子和铜离子都与铁粉反应，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，
故答案为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu；
（2）32g铜的物质的量为：$\frac{32g}{64g/mol}$=0.5mol，根据反应2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺可知，0.5mol铜完全反应消耗铁离子的物质的量为：0.5mol×2=1mol，则反应消耗的铁离子浓度为：$\frac{1mol}{1L}$=1mol/L，故腐蚀后残夜中铁离子浓度为：c（Fe³⁺）=3mol/L-1mol/=2mol/L；
腐蚀液中含有：n（Fe³⁺）=c（Fe³⁺）×1L=2mol、n（Cu²⁺）=0.5mol、n（Fe²⁺）=2n（Cu²⁺）=1mol，
加入过量铁粉后，根据反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu可知，溶滤液中含有亚铁离子的总物质的量为：n（Fe²⁺）=$\frac{3}{2}$n（Fe³⁺）+n（Cu²⁺）+n（Fe²⁺）=2mol×$\frac{3}{2}$+0.5mol+1mol=4.5mol，
根据质量守恒，通入氯气后新的腐蚀液中含有铁离子的物质的量为：n（Fe³⁺）=n（Fe²⁺）=4.5mol，
该滤液中铁离子浓度为：$\frac{4.5mol}{1L}$=4.5mol/L，
故答案为：2； 4.5．

点评 本题考查了离子反应的计算、离子方程式的书写，题目难度中等，注意掌握离子方程式的书写原则，明确物质的量浓度的概念及计算方法，（2）中计算新的腐蚀液中铁离子浓度为易错点，注意明确计算方法．