Question

12．在FeCl₃溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下：（已知：Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）
Ⅰ：向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；
Ⅱ：向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气．
回答下列问题：
（1）FeCl₃蚀 刻铜箔反应的离子方程式为2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，证明蚀刻后的混合物溶液仍存在Fe³⁺的操作是取少量反应后的溶液于洁净的试管中，向其中滴加KSCN溶液，若出现红色溶液，则证明仍存在Fe³⁺ 
（2）过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是做还原剂，回收铜，从固体中分离出铜需采用的方法是加入盐酸反应后过滤  
（3）过程Ⅱ中发生两个反应的化学方程式为FeCl₂+Ca（OH）₂=Fe（OH）₂↓+CaCl₂ ，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（4）过程Ⅱ中调节溶液的pH为5，金属离子浓度为4.0×10^-11mol/L．

Answer 1

分析 （1）氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，依据离子方程式书写方法写出；用KSCN溶液检验Fe³⁺的存在；
（2）过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是和氯化铜发生反应生成铜，过滤后得到固体为Fe和Cu，加入盐酸铁反应，铜不反应过滤分离得到铜；
（3）滤液成分为氯化亚铁溶液，加入石灰水反应生成氢氧化亚铁沉淀，在空气中迅速氧化为氢氧化铁；
（4）过程Ⅱ中调节溶液的pH为，氢氧化铁沉淀溶液中存在沉淀溶解平衡，依据溶度积常数计算．

解答 解：（1）FeCl₃蚀刻铜箔反应是三价铁离子具有氧化性和铜反应生成亚铁离子和铜离子，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；向溶液中加入KSCN溶液，若溶液变红，则证明混合物溶液仍存在Fe³⁺，故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；取少量反应后的溶液于洁净的试管中，向其中滴加KSCN溶液，若出现红色溶液，则证明仍存在Fe³⁺；
（2）向废液中投入过量铁屑，铁会和三氯化铁溶液反应生成氯化亚铁，和氯化铜反应生成铜和氯化亚铁，所以加入铁粉是为了得到铜，过滤得到固体是过量的铁和铜，用盐酸溶解铁反应，铜不反应过滤得到铜，
故答案为：做还原剂，回收铜；加入盐酸反应后过滤；
（3）滤液成分为氯化亚铁溶液，加入石灰水反应生成氢氧化亚铁沉淀，在空气中迅速氧化为氢氧化铁；反应的化学方程式为：FeCl₂+Ca（OH）₂=Fe（OH）₂↓+CaCl₂、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案为：FeCl₂+Ca（OH）₂=Fe（OH）₂↓+CaCl₂ 、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（4）过程Ⅱ中调节溶液的pH为5，常温下溶液中氢氧根离子浓度为10^-9mol/L，依据溶度积常数计算铁离子浓度，Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺+3OH^-；Ksp=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）；c（Fe³⁺）=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1{0}^{-9}）^{3}}$=4×10^-11mol/L；
故答案为：4×10^-11mol/L．

点评 本题考查了铁离子的氧化性，提取铜的反应过程和步骤分析判断，氢氧化铁氢氧化亚铁的转化反应，溶度积的计算应用，题目难度中等．