题目内容
铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式: 。
(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。
正极反应: 。
负极反应: 。
(3)腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10 mol·L-1,请参照下表给出的数据和药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤 。
| 氢氧化物开始沉淀时的pH | 氢氧化物沉淀 完全时的pH |
Fe3+ Fe2+ | 1.9 7.0 | 3.2 9.0 |
Cu2+ | 4.7 | 6.7 |
提供的药品:Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu | ||
(4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢,但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种(水可任选),设计最佳实验,验证劣质不锈钢易被腐蚀。有关反应的化学方程式 ; ;劣质不锈钢腐蚀的实验现象 。
(1)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
(2)装置图
正极反应:Fe3++e-=Fe2+(或2Fe3++2e-=2Fe2+)
负极反应:Cu=Cu2++2e-(或Cu-2e-=Cu2+)
(3)①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+;②加入CuO调节溶液的pH至3.2~4.7;③过滤[除去Fe(OH)3]
(4)CuO+H2SO4=CuSO4+H2O CuSO4+Fe=FeSO4+Cu 不锈钢表面有紫红色物质生成
【解析】(2)根据2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+氧化还原反应和原电池的工作原理进行设计,铜作负极,石墨作正极,FeCl3作电解质溶液。
(3)先通入足量Cl2将Fe2+氧化成Fe3+,Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-,再加入CuO来调节溶液的pH至3.2~4.7,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤达到除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的目的。
(4)根据题中信息,选两种药品为CuO,浓H2SO4,水。
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
现象为:不锈钢表面有紫红色物质生成。