Question

4．电子工业中，常用氯化铁溶液作为印刷电路铜板蚀刻液．请按要求回答下列问题：
（1）若向氯化铁溶液中加入一定量的澄清石灰水，调节溶液pH，可得红褐色沉淀，该反应的离子方程式为：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，该过程中调节溶液的pH为5，则c（Fe³⁺）为：4.0×10^-11mol•L^-1．（己知：K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）
（2）某探究小组设计如下线路处理废液和资源回收：

①用足量FeCl₃溶液蚀刻铜板后的废液中含有的金属阳离子有：Fe³⁺、Fe²⁺和Cu²⁺．
②FeCl₃蚀刻液中通常加入一定量的盐酸，其中加入盐酸的目的是：抑制氯化铁水解．
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）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
开始沉淀时	4.7	7.0	1.9
沉淀完全时	6.7	9.0	3.2

根据表中数据推测调节pH的范围是：[3.2，4.7）或3.2≤pH＜4.7．
⑤写出步骤②中生成CO₂的离子方程式：4H⁺+Cu₂（OH）₂CO₃ =3H₂O+2 Cu²⁺+CO₂↑（已知Cu₂（OH）₂CO₃难溶于水）

Answer 1

分析 （1）加入氢氧化钙溶液生成氢氧化铁沉淀，根据氢氧化铁的Ksp表达式Ksp=[Fe³⁺][[OH^-]³]，可计算pH为5时铁离子浓度；
（2）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，以此解答该题．

解答 解：（1）加入氢氧化钙溶液，发生Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，根据氢氧化铁的Ksp表达式：Ksp=[Fe³⁺][[OH^-]³]，溶液的pH为5即[H⁺]=10^-5mol/L，所以金属铁离子浓度为4.0×10^-11 mol•L^-1，
故答案为：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓；4.0×10^-11；
（2）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↑．

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，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握物质性质的理解，题目难度中等．