题目内容

电子工业常用30﹪的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。废腐蚀液含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3，任意排放将导致环境污染及资源的浪费，应考虑回收利用。按如下流程在实验室进行实验：从废液中回收铜，并将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液，作为腐蚀液原料循环使用。

（1）写出FeCl3溶液与铜箔发生反应的化学方程式：                           。
（2）检验废腐蚀液中含有Fe3+的实验操作是                                   
（3）“过滤”用到的玻璃仪器有：普通漏斗、                                 。
（4）废液中加入过量①后，发生反应的离子方程式：                               
（5）上述流程中取废液200 mL，其中含CuCl2 1.5 mol·L—1、FeCl2 3.0 mol·L—1、FeCl3 1.0 mol·L—1，若要将铜全部回收，需加入Fe粉的质量应不少于_____________g；将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液需通入Cl2的物质的量不少于_______________mol。
（6）某化学兴趣小组利用在下图装置制取氯气并通入到FeCl2溶液中获得FeCl3溶液。

制备Cl2的化学方程式为：                                   
该装置不完整，请在所给虚线框内画出所缺部分，并标注试剂。
（1）2FeCl3+ Cu＝ 2FeCl2+ CuCl2(2分)
（2）取少量废腐蚀液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液变红色，则证明原溶液中含有Fe3+（2分，或其它合理答案）;
（3）玻璃棒、烧杯(2分)
（4）2Fe3+ + Fe ＝ 3Fe2+  (2分)    Cu 2+ + Fe ＝ Fe2+ + Cu(2分)
（5） 22.4 (2分)   0.6   (2分)
（6）MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O  (2分)    
      (2分)

试题分析：根据题干分析：①是铁，②是氯化亚铁，③是铁和铜，④是盐酸，⑤是氯化亚铁，⑥氯气。
（1）氯化铁与铜反应：2FeCl3+ Cu＝ 2FeCl2+ CuCl2
（2）因为腐蚀液中既有亚铁离子，也有三价铁离子，所以最好用KSCN溶液，溶液变红色，则证明原溶液中含有Fe3+；
（3）根据过滤装置从上到下应该有：烧杯、玻璃棒、漏斗；
（4）废液中CuCl2和FeCl3都要与铁反应：2Fe3+ + Fe ＝ 3Fe2+， Cu 2+ + Fe ＝ Fe2+ + Cu；
（5）n（Cu2+）=0.3mol；n（Fe3+）=0.2mol，需要n（Fe）=0.3mol+0.1mol=0.4mol，m（Fe）0.4mol×56g/mol=22.4g；混合后溶液中n（Fe2+）=0.8mol，则需要n（Cl2）=0.4mol。
（6）氯气一般用二氧化锰和浓盐酸制取，反应后要用氢氧化钠溶液除去尾气。3+、Fe2+、Cu2+、Cl2的性质，Fe3+的检验、氯气的制取及尾气处理，过滤的装置及尾气处理装置的设计，根据方程式的计算。
练习册系列答案
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下列各组物质相互反应后,再向得到的溶液中滴入KSCN试剂,溶液变成红色的是
A．氯水和氯化亚铁溶液B．铁屑和氯化铜溶液
C．铁屑和过量稀硫酸D．过量铁屑和氯化铁溶液
有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下，可以将黄铜矿（主要成分是CuFeS2，含少量杂质SiO2）氧化成硫酸盐。运用该原理生产铜和绿矾（FeSO4·7H2O）的流程如下：
回答下列问题：
（1）已知：
 
Fe2+
Cu2+
Fe3+
开始转化成氢氧化物沉淀时的pH
7.6
4.7
2.7
完全转化成氢氧化物沉淀时的pH
9.6
6.7
3.7
 
（1）加入CuO将溶液的pH调节到约为4，结合平衡移动原理解释该操作的原因       。
（2）写出能实现反应Ⅲ的化学方程式       。
（3）试剂b为        。
（4）欲从滤液中获得绿矾晶体，操作Ⅰ应为浓缩、      、      。
（5）反应Ⅰ的化学方程式       。
（12分）某兴趣小组研究SO2气体还原Fe3+、I2，他们使用的药品和装置如下图所示：

（1）SO2气体与Fe3+反应的主要产物是__           __             。（填离子符号）
（2）下列实验方案可以用于在实验室制取所需SO2的是                          。
A．Na2SO3溶液与HNO3B．Na2SO3固体与浓硫酸
C．固体硫在纯氧中燃烧D．铜与热浓H2SO4
（3）装置C的作用是                                                   。
（4）如果有280mL SO2气体（已折算为标态）进入C装置中，则C中50mL NaOH溶液的物质的量浓度至少为       mol/L才能达到目的。
（5）在上述装置中通入过量的SO2，为了验证A中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应，他们取A中的溶液，分成三份，并设计了如下实验：
方案①：往第一份试液中加入KMnO4溶液，紫红色褪去。
方案②：往第二份试液加入KSCN溶液，不变红，再加入新制的氯水，溶液变红。
方案③：往第三份试液加入用稀盐酸酸化的BaCl2，产生白色沉淀。
上述方案不合理的是        ，原因是                                                。
（6）能表明I—的还原性弱于SO2的现象是                                      ，写出有关离子方程式：                                                     。
亚铁盐在空气中一般都易被氧化，而摩尔盐[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]比一般的亚铁盐要稳定，但受热时易分解易被氧化。其实验室的制备原理为:FeSO4+(NH4)2SO4+6H2O=(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O↓
如图为制取摩尔盐的简要流程：

请回答下列问题:
（1）步骤①中反应容器应尽量避免摇晃或搅拌，目的是                                           。
（2）步骤②中的操作是加热蒸发、        、         。为什么不能加热蒸干?                  。
（3）摩尔盐中NH4+、Fe2+、SO42-的检验:
①甲同学提出可以用湿润的              试纸、稀盐酸和              溶液来检验这三种离子。
②乙同学提出检验其中的Fe2+，可以用KSCN溶液和               ，预期的现象和结论是                             。
③实际操作中，乙同学加人KSCN溶液时，发现溶液变成浅红色，于是他对自己的方法提出了怀疑。丙同学经过仔细思考认为，乙同学的方法是可行的，这是因为                                      。
（4）丁同学欲测定摩尔盐中Fe2+的含量。他称取了4. 0g摩尔盐样品，溶于水，并加入适量稀硫酸，用0.20mol/L的KMnO4溶液滴定，消耗KMnO4溶液10.00mL
①本实验的指示剂是              (填字母)。
A．酚酞B．石蕊C．甲基橙 D．不需要
②KMnO4溶液置于_       (填“酸式”或“碱式”)滴定管中·
③滴定终点的现象是___               。
④产品中Fe2+的百分含量是___               。
重晶石矿（主要成分为硫酸钡）因为含有Fe2O3、MnO及炭质等杂质而常呈深褐色。工业上将重晶石矿粉碎后与硫酸、铝粉在反应槽中混合加热（即“漂白”），再经水洗等一系列工序制得白色的重晶石填料，广泛用作纸张、油漆等的填充剂。已知MnO是碱性氧化物，Al粉可以将深色的Fe3+转化为浅色的Fe2+。
重晶石填料的生产工艺流程为：

（1）在该流程中，为加快“漂白”速度，采取的措施有                              、
                               。
（2）硫酸起到了“漂白”的作用。请写出硫酸直接起到该作用时的化学方程式：
                                   、                                   。
（3）二次漂白水洗过滤后，检验滤渣不含Fe2+离子的方法是                           
                                   、                                   。
（4）二次漂白前，煅烧的主要目的是                                   。将煅烧后的固体磨成细粉，使用的是加有刚玉球的振动磨。这说明刚玉具有很高的           。
（5）工业生产中为了充分利用资源，将滤液经过处理得到化工原料Fe2O3。操作过程是：
①滤液中通入过量Cl2，其目的是                                   。
②再加入适量NaOH来调节溶液的pH ，其目的是                         ，调节溶液的pH范围为                。
有关离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下：
离子
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe2+
7.6
9.7
Fe3+
2.7
3.7
Al3+
3.8
4.7
Mn2+
8.3
9.8
 
（6）最后通过                      、                      得到氧化铁。
铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物（设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应）。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。

A              B         C
Ⅰ．铁矿石中含氧量的测定
① 按上图组装仪器，检查装置的气密性； 
② 将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示（夹持仪器均省略）；
③ 从左端导气管口处不断地缓缓通入H2，待C装置出口处H2验纯后，点燃A处酒精灯
④ 充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气至完全冷却。
（1）装置C的作用为                                      。
（2）测的反应后装置B增重1.35g，则铁矿石中氧的百分含量为               。
Ⅱ．铁矿石中含铁量的测定
（1）步骤④中煮沸的作用是                                          。
（2）步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、                。
（3）下列有关步骤⑥的操作中说法正确的是                    。

a．因为碘水为黄色，所以滴定过程中不需加指示剂
b．滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂
c．滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液
d．锥形瓶不需要用待测液润洗
e．滴定过程中，眼睛注视滴定管中液面变化
f．滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色再读数
（4）若滴定过程中消耗0.5000mol·L?1KI溶液20.00mL，则铁矿石中铁的百分含量为            。
Ⅲ．由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为                。
某实验小组用工业废弃固体（主要成分为Cu2S和Fe2O3）制备有关物质，整个流程如下图所示。请回答：

（1）气体a的化学式为                  。
（2）溶液B加入硫酸酸化后再加入适宜氧化剂X得到溶液C，写出该反应的离子方程式         。
（3）制备硫酸铜溶液。常温下，O2、铜粉和稀硫酸三者在一起，几乎不反应，当加入溶液D后，随即生成硫酸铜。经理阅资料发现FeSO4对铜的氧化起催化作用。
A.第一步反应的离子方程式为：4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，则第二步反应的郭子方程式为     。
B.⑦操作中，配制Fe2(SO4)3溶液时应注意                      。
（4）操作⑧的目的是得到较纯的硫酸铜溶液。加入适宜试剂Y调节pH至铁元素全部沉淀（离子浓度小于10－5mol/L），然后再过滤，浓缩、结晶等，则pH至少调节为_____。
已知：Ksp[Cu(OH)2]≈1×10－22，Ksp[Fe(OH)2] ≈1×10－16，Ksp[Fe(OH)3] ≈1×10－38
（5）科学家发现纳米级的Cu2O在太阳光照射下可以催化分解水。
A.一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O，通入2mol水蒸气，发生如下反应：
2H2O(g)＝2H2(g)＋O2(g)  △H＝＋484kJ/mol
20min末测得n(O2)＝0.16mol，则这段时间的反应速率υ(H2)＝_________；该温度下，此反应的平衡常数表达式K＝___________________。
B.已知：2Cu2O(s)＋O2(g)＝4CuO(s)  △H＝－292kJ/mol
2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)   △H＝－221kJ/mol
请写出炭粉还原CuO(s)制备Cu2O(s)的热化学方程式_________________。
质量为ag的铜丝，在空气中灼烧变黑，趁热放入下列物质中，铜丝变为红色，而且质量仍为ag的是                          
A．盐酸B．2-丙醇C．一氧化碳D．硝酸

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