题目内容

1．电子工业中，可用FeCl3-HCl溶液作为印刷电路铜板蚀刻液．某探究小组设计如下线路处理废液和资源回收：

请回答：
（1）FeCl3-HCl溶液蚀刻铜板后的废液中含有的金属阳离子是Fe3+、Fe2+和Cu2+．
（2）FeCl3蚀刻液中加入盐酸的目的：可以抑制氯化铁水解，又可提高蚀刻速率．
（3）步骤①中加入H2O2溶液的目的是因为将Fe2+氧化成Fe3+，方便后续沉淀时除去．
（4）已知：
生成氢氧化物沉淀的pH
Cu（OH）2Fe（OH）2Fe（OH）3
开始沉淀时4.77.01.9
沉淀完全时6.79.03.2
根据表中数据推测调节pH的范围是3.2≤pH＜4.7．
（5）写出步骤②中生成CO2的一个离子方程式4H++Cu2（OH）2CO3 =3H2O+2 Cu2++CO2↑（已知Cu2（OH）2CO3不易溶于水）．
（6）写出步骤③生成Cu2（OH）2CO3的离子方程式2Cu2++4HCO3-=Cu2（OH）2CO3↓+H2O+3 CO2↑．

分析 FeCl3-HCl溶液蚀刻铜板后的废液，发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，得到氯化铜、氯化亚铁和氯化铁的混合溶液，向废液中滴入过氧化氢将亚铁离子氧化成极易除去的铁离子，然后过滤得沉淀氢氧化铁和氯化铜溶液，将沉淀溶解于盐酸得到氯化铁，向滤液中加入碳酸氢钠得到碱式碳酸铜；
（1）三价铁离子具有强的氧化性，能够氧化铜单质生成铜离子，本身被还原为二价铁离子；
（2）氯化铁是强酸弱碱盐水解呈酸性，所以加盐酸防止弱离子铁离子的水解；
（3）过氧化氢是氧化剂将亚铁离子氧化成极易除去的铁离子；
（4）将铁离子完全沉淀，而铜离子不能沉淀，所以选择的PH为3.2≤pH＜4.7；
（5）用碱式碳酸铜来调节溶液的PH，离子反应方程式书写时要注意碱式碳酸铜是难溶的固体物质，要用化学式；
（6）滤液中弱碱的阳离子与碳酸氢钠中的碳酸氢根离子发生双水解，生成碱式碳酸铜．

解答 解：FeCl3-HCl溶液蚀刻铜板后的废液，发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，得到氯化铜、氯化亚铁和氯化铁的混合溶液，向废液中滴入过氧化氢将亚铁离子氧化成极易除去的铁离子，然后过滤得沉淀氢氧化铁和氯化铜溶液，将沉淀溶解于盐酸得到氯化铁，向滤液中加入碳酸氢钠得到碱式碳酸铜．
（1）氯化铁与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的离子方程式：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，铁离子可能过量，故答案为：Fe3+、Fe2+和Cu2+；
（2）氯化铁是强酸弱碱盐水解呈酸性，所以加盐酸防止弱离子铁离子的水解，水解的方程式为：Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+，向其中加盐酸促使平衡逆向移动，
故答案为：抑制氯化铁水解；
（3）加入氧化剂把亚铁离子氧化为铁离子但不能引入新的杂质，氧化剂选择过氧化氢氧化亚铁离子的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：因为将Fe2+氧化成Fe3+，方便后续沉淀时除去；
（4）调节溶液的pH目的是使铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀，依据图表数据分析可知pH应为：3.2～4.7，故答案为：[3.2，4.7）或3.2≤pH＜4.7；
（5）用碱式碳酸铜来调节溶液的PH，强制弱，所以离子反应方程式为：4H++Cu2（OH）2CO3 =3H2O+2 Cu2++CO2↑，故答案为：4H++Cu2（OH）2CO3 =3H2O+2 Cu2++CO2↑；
（6）滤液中弱碱的阳离子与碳酸氢钠中的碳酸氢根离子发生双水解，生成碱式碳酸铜，反应的方程式为：2Cu2++4HCO3-=Cu2（OH）2CO3↓+H2O+3 CO2↑，
故答案为：2Cu2++4HCO3-=Cu2（OH）2CO3↓+H2O+3 CO2↑．

点评 本题考查了物质制备实验设计、物质分离的实验基本操作，物质性质的理解和掌握是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
3．下列装置正确的是（　　）
A．
不能用来检验CH3COOH、H2CO3、H2SiO3酸性的强弱
B．
可用来制取并收集氯气
C．
可用来分离氢氧化铁胶体中的胶体粒子
D．
可用来配制一定物质的量浓度的稀硫酸
4．设NA为阿伏伽德罗常数的值．下列说法正确的是（　　）
A．常温常压下，3.0g含甲醛的冰醋酸中含有的原子总数为0.4 NA
B．标准状况下，2.24L苯中含有的C-H键的数目为0.6NA
C．1 L 0.01 mol•L-1 KAl（SO4）2溶液中，含有的阳离子数目为0.02NA
D．反应KIO3+6HI=3I2+KI+3H2O，每生成1.5mol I2转移电子数为3NA
1．用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，电解一段时间后，向电解液加入0.1mol碱式碳酸铜晶体（不含结晶水），恰好使溶液恢复到电解前的浓度和pH．下列有关叙述不正确的是（　　）
A．电解过程产生的气体体积（在标准状况下）为5.6 L
B．电解过程只发生了2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4
C．电解过程转移的电子数为3.612×1023个
D．加入的碱式碳酸铜的反应是：Cu2（OH）2CO3+2H2SO4═2CuSO4+CO2↑+3H2O
8．下列关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是（　　）
A．用如图装置可以制备沉淀Fe（OH）2
B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度
C．FeCl3溶液中滴加KSCN溶液会生成红色沉淀
D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化
6．1967年舒尔滋提出金属互化物的概念，其定义为固相金属间化合物拥有两种或两种以上的金属元素，如Cu9Al4、Cu5Zn8 等．回答下列问题：
（1）基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1．
（2）铜能与类卤素（SCN）2 反应，类卤素 （SCN）2 对应的酸有两种，理论推测硫氰酸（H-S-C≡N）　　　的沸点低于异硫氰酸（H-N=C=S）的沸点，其原因是异硫氰酸分子间可以形成氢键，而硫氰酸分子间不能．
（3）某配合物的化学式为K4[Cu（CN）6]．该物质晶体中各种微粒间的作用力不涉及def（填序号）．
a．离子键 b．共价键 c．配位键   d．金属键  e．氢键f．分子间的作用力
（4）金属锌晶体的堆积方式为六方最密堆积．在ZnS晶胞中（结构如图1所示），S2-的配位数为4．
（5）铜与金形成的金属互化物结构如图2所示，其晶胞边长为acm，该金属互化物的密度为$\frac{389}{{a}^{3}•{N}_{A}}$ g/cm3．（用含a、的代数式表示）
（6）将Cu单质的粉末加入浓氨水溶液中，并通入O2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子
方程式是2Cu+8NH3．H2O+O2=2[Cu（NH3）4]2++4OH-+6H2O．
13．有关下列装置或操作的说法正确的是（　　）
A．
可以探究H2SO4浓度对反应速率的影响
B．
用于测定中和热时应该用稍过量的NaOH溶液和盐酸反应
C．
可以探究Mg（OH）2能否转化成Fe（OH）3
D．
中金属防护方法叫做牺牲阳极的阴极保护法
10．工业生产中会产生大量的废铁屑，可将其“变废为宝”制成化工原料氯化铁．实验室中利用如图所示装置探究由废铁屑制备FeCl3•6H2O晶体的原理并测定铁屑中铁单质的质量分数（杂质不溶于水且不与酸反应）．
（1）装置A的名称为分液漏斗．
（2）检验该装置气密性的具体操作如下：
①关闭活塞a和活塞b；打开弹簧夹K1；②向水准管中加水，使水准管液面高于量气管液面；③一段时间后，水准管内液面高于量气管内液面，且液面差保持稳定．取m g废铁屑加入B装置中，在A中加入足量的盐酸后进行下列操作：
Ⅰ．打开弹簧夹K1，关闭活塞b，打开活塞a，缓慢滴加盐酸．
Ⅱ．当装置D的量气管一侧液面不再下降时，关闭弹簧夹K1，打开活塞b，当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a、b．
Ⅲ．将烧杯中的溶液经过一系列操作后得到FeCl3•6H2O晶体．
请回答：
（3）用离子方程式表示烧杯中足量的H2O2溶液的作用：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O．
（4）实验结束后，量气管和水准管内液面高度如上图所示，为了使两者液面相平，应将水准管下移（填“上移”或“下移”）．
（5）由FeCl3溶液制得FeCl3•6H2O晶体的操作过程中不需要使用的仪器有de（填选项序号）．
a．蒸发皿   b．烧杯   c．酒精灯   d．分液漏斗   e．坩埚   f．玻璃棒   g．漏斗
（6）实验结束后，若量气管内共收集到VmL气体（已换算成标准状况），则此废铁屑中铁单质的质量分数为$\frac{2.5V×1{0}^{-3}}{m}$×100%．
11．各可逆反应达平衡后，改变反应条件，其变化趋势正确的是（　　）
A．B．
C．D．

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