Question

根据下列流程处理废旧电路板来回收金属Cu，并制得高铁酸钾（K₂FeO₄）．据此回答问题：

（1）试剂a为

 

，试剂b为

 

（填写所选试剂代号）
A．浓硫酸     B．硫酸铁溶液    C．氯水     D．H₂O₂和稀硫酸       E．Fe
（2）加入过量试剂c，发生反应的离子方程式为

 

；溶液Z中金属离子可能有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，检验Fe³⁺的试剂为

 

（填化学式）；欲测定溶液Z中Fe²⁺的浓度，需要用（填仪器名称）

 

配制一定浓度的KMnO₄标准溶液．在滴定时KMnO₄标准溶液应加入到

 

（填“酸式”或“碱式”）滴定管中．
（3）K₂FeO₄是强氧化剂，与水发生反应：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-，产生11.2L（标况）O₂时，转移电子的物质的量为

 

．K₂FeO₄与FeCl₃相比，净水效果更好的是

 

，理由是

 

．
（4）高铁电池是一种新型可充电电池，总反应为：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O

放电

充电

 3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH，该电池放电时正极反应式是：

 

．

Answer 1

分析：（1）试剂a要满足可以把铜单质氧化生成硫酸铜、不引入关键杂质离子（例如Fe²⁺、Fe³⁺）且不污染环境等条件．由已知终端产物金属铜和硫酸铁溶液反推可知固体X和溶液Y，从而确定试剂b；
（2）由CuSO₄溶液和溶液Y（FeSO₄溶液）可知试剂c为硫酸铁溶液，KMnO₄溶液可腐蚀橡胶；
（3）3O₂～4FeO₄^2-～4Fe（OH）₃～4×3e^-，计算出O₂的物质的量代入比例式即可，K₂FeO₄除与水反应生成4Fe（OH）₃（胶体）之外，还具有强氧化性；
（4）该电池放电时正极反应式为总反应式放电方向的还原反应部分．

解答：解：（1）试剂a要满足可以把铜单质氧化生成硫酸铜、不引入关键杂质离子（例如Fe²⁺、Fe³⁺）且不污染环境等条件，废旧电路板与试剂a反应能够生成硫酸铜溶液的有A、B、D三种试剂，但A浓硫酸与铜反应就需要加热，而且反应还会产生SO₂污染空气，B硫酸铁溶液与铜反应会产生Fe²⁺、Fe³⁺杂质离子；由已知硫酸铁溶液反推可知溶液Y为FeSO₄溶液，由CuSO₄溶液与试剂b反应生成FeSO₄溶液和固体X不难推出试剂b为Fe，固体X为铜和过量铁粉，
故答案为：D；E；
（2）由CuSO₄溶液和溶液Y（FeSO₄溶液）可知试剂c为硫酸铁溶液，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；Fe³⁺与SCN^-反应生成红色的Fe（SCN）₃，通常用KSCN溶液来检验Fe³⁺；一定物质的量浓度溶液的配制实验用到的主要仪器就是容量瓶，KMnO₄溶液具有强氧化性，可腐蚀橡胶管，所以强氧化性及酸性溶液应加入酸式滴定管，
故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；KSCN；容量瓶；酸式；
（3）氧气的物质的量n═

V

Vm

═

11.2L

22.4L/mol

═0.5mol，据3O₂～4FeO₄^2-～4Fe（OH）₃～4×3e^-可得转移电子的物质的量为：0.5mol×

4×3

3

═2mol；FeCl₃净水是由于Fe³⁺生成Fe（OH）₃胶体，Fe（OH）₃胶体能吸附水中的悬浮物而达到净水目的，K₂FeO₄除与水反应生成Fe（OH）₃（胶体）之外，还具有强氧化性，可以杀菌消毒，
故答案为：2mol； K₂FeO₄；高铁酸钾（K₂FeO₄）具有强氧化性，在净水的同时还能杀菌消毒；
（4）该电池放电时负极电极反应式为：3Zn-6e^-+6OH^-=3Zn（OH）₂，总反应离子方程式减去负极电极反应式，化简化学计量数得正极电极反应式为：FeO₄^2-+4H₂O+3e^-=Fe（OH）₃+5OH^-，
故答案为：FeO₄^2-+4H₂O+3e^-=Fe（OH）₃+5OH^-．

点评：本题考查铜、铁及其重要化合物、Fe³⁺检验、容量瓶滴定管的使用、净水原理、转移电子的计算、电极反应式的书写等知识，考查综合全面，熟知铜、铁单质及其离子的转化是解题关键，转移电子的计算和正极电极反应式的书写是难点．