Question

17．铁、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛，回答下列问题．
（1）电子工业常用30%的FeCl₃溶液腐蚀附在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板，取其腐蚀后的废液，加入一定量的铁粉后，若无固体剩余，则反应后的溶液中肯定有的离子是Fe²⁺、Cu²⁺；若有红色固体，则反应后的溶液中肯定没有的离子是Fe³⁺，检验该离子的试剂为KSCN溶液．
（2）将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50℃-60℃，加入H₂O₂，反应一段时间后可制得硫酸铜，发生反应的化学方程式为：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，
（3）实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分是Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂）制备绿矾（FeSO4.7H₂O），测定产品中绿矾含量的实验步骤：
a．称取5.7g产品，溶解，配成250mL溶液；
b．量取25mL待测液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01mol•L^-1KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液的体积为40mL．
根据上述步骤回答下列问题：
①滴定时发生反应的离子方程式为（完成并配平离子反应方程式）
5Fe²⁺+1Mn${O}_{4}^{-}$+（8）H⁺═5Fe³⁺+1Mn²⁺+（4）H₂O
②用硫酸酸化的KMnO₄溶液滴定至终点的标志是滴入最后一滴酸性KMnO₄时，溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色．
③上述产品中FeSO₄•7H₂O的质量分数为0.975（或97.5%）．
（4）铁氰化钾 K₃[Fe（CN）₆]和亚铁氰化钾K₄[Fe（CN）₆]的混合溶液可用于太阳能电池的电解液，该太阳能电池的工作原理示意图如图所示，其中催化剂a为负极，电极反应式为[Fe（CN）₆]^4--e^-=[Fe（CN）₆]^3-．

Answer 1

分析 （1）铜与氯化铁反应生成氯化铁、氯化亚铁，反应方程式为：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，加入一定量的铁粉后，若无固体剩余，发生2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；若有红色固体，发生2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；
（2）根据H₂O₂的氧化性，在酸性条件下双氧水可以把铜氧化成二价铜离子；
（3）①根据在酸性条件下反应，反应物一定有氢离子，然后根据电子守恒和质量守恒配平方程式；
②根据反应结束时滴入高锰酸钾溶液溶液后颜色变化判断滴定终点；
③根据反应方程式及高锰酸钾的物质的量计算出产品中FeSO₄•7H₂O的质量分数；
（4）由图可知，电子从负极流向正极，则a为负极，b为正极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，阳离子向正极移动，以此来解答．

解答 解：（1）铜与氯化铁反应生成氯化铁、氯化亚铁，反应方程式为：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，加入一定量的铁粉后，若无固体剩余，发生2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，则溶液中的阳离子为Fe²⁺、Cu²⁺；若有红色固体，发生2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，则溶液中肯定没有的离子是Fe³⁺，检验Fe³⁺选择KSCN溶液，观察是否出现血红色，若无血红色出现，证明不含，
故答案为：Fe²⁺、Cu²⁺；Fe³⁺； KSCN溶液；
（2）少量铜丝放入适量的稀硫酸中铜丝不与稀硫酸反应，但加入H₂O₂后由于双氧水具有强氧化性，在酸性条件下可以把铜氧化成二价铜离子，所以方程式为：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，
故答案为：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（3）①用硫酸酸化的0.01mol/L KMnO₄溶液，所以反应物中一定有氢离子，高锰酸根离子化合价由+7变为+2，降低了5价，亚铁离子与+2变为+3，升高了1价，所以高锰酸根离子系数为1、亚铁离子系数为5，根据电荷守恒、质量守恒配平氢离子、水，配平后的方程式为：5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+1Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：5；1；8；H⁺；5；1；4；H₂O；
②当亚铁离子与高锰酸钾离子完全反应后，再滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液会呈淡紫色，据此判断滴定终点，
故答案为：滴定最后一滴酸性KMnO₄时溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色；
③25mL待测液消耗的高锰酸钾的物质的量为：0.01mol/L×0.04L=0.0004mol，
5.7g产品配成250mL溶液消耗高锰酸钾的物质的量为0.0004mol×$\frac{250}{25}$=0.004mol，
根据反应：5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，硫酸亚铁的物质的量为：0.004mol×5=0.02mol，
所以样品中含有的FeSO₄•7H₂O的质量为：278g/mol×0.02mol=5.56g，
FeSO₄•7H₂O的质量分数为：$\frac{5.56g}{5.7g}$×100%≈97.5%，
故答案为：0.975或97.5%．
（4）由图可知，电子从负极流向正极，则a为负极，发生氧化反应，可知催化剂a表面发生反应电极反应为Fe（CN）₆^4--e^-═Fe（CN）₆^3-，
故答案为：负；Fe（CN）₆^4--e^-═Fe（CN）₆^3-．

点评 本题考查金属及化合物的综合应用，为高频考点，涉及氧化还原反应计算、离子反应、离子检验及原电池的应用等，注重化学反应原理的分析与应用能力的考查，题目难度中等．