8.(07年山东理综·29)(15分)铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。

(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式          。

(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。

正极反应              负投反应            。

(3)腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10mol·L-1,请参照下表给出的数据和药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤        。

 
氢氧化物开始沉淀时的pH
氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+
1.9
3.2
Fe2+
7.0
9.0
Cu2+
4.7
6.7
提供的药品:Cl2  浓H2SO4  NaOH溶液  CuO  Cu

(4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢,但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种(水可任选),设计最佳实验,验证劣质不锈钢易被腐蚀。

有关反应的化学方程式                           

劣质不锈钢腐蚀的实验现象                        

答案:(1)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

(2)

正极反应:Fe3++e-=Fe2+(或2Fe3++2e-=2Fe2+)

负极反应:Cu=2Cu2++2e-(或Cu-2e-=Cu2+)

(3)①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+;②加入CuO调节溶液的pH至3.2-4.7;③过滤(除去Fe(OH)3)

(4)CuO+H2SO4=CuSO4+H2O  CuSO4+Fe=FeSO4+Cu

不锈钢表面有紫红色物质生成

解析:(1)Fe3+具有强氧化性,可以把一些金属单质如铁、铜等氧化成相应的离子,Fe3+腐蚀铜制电路板利用的就是这个原理,反应的离子方程式是:2Fe3+ + Cu====2Fe2+ + Cu2+。

(2)由反应2Fe3+ + Cu====2Fe2+ + Cu2+可以判断出铜化合价升高,发生氧化反应,铜做负极,铁元素化合价降低,Fe3+ 发生还原反应,正极可以选用石墨棒,电解质溶液可以选用氯化铁溶液。回忆并仿照教材上的铜锌原电池装置,可以画出此原电池的装置图,装置图见答案。发生的电极反应为:

正极反应:Fe3++e-=Fe2+(或2Fe3++2e-=2Fe2+)

负极反应:Cu=2Cu2++2e-(或Cu-2e-=Cu2+)。

(3)除杂时,要把杂质全部除去,又不能引入新的杂质。根据题给信息可知:Fe3+的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范围是1.9-3.2,Fe2+的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范围是7.0-9.0,Cu2+的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范围是4.7-6.7。当pH为3.2时Fe3+完全沉淀,此时Cu2+不会沉淀,要使Fe2+完全沉淀需要使溶液的pH为9.0,此时Cu2+已经完全沉淀。因此,若要除去CuCl2溶液中的Fe3+、Fe2+,需要将Fe2+全部转化为Fe3+,采取的措施是向溶液中同入过量的氯气;为了不引入其它杂质,可以向溶液中加入CuO调节溶液的pH范围在3.2-4.7之间,此时Fe3+完全沉淀;最后过滤,即可得到纯净的氯化铜溶液。实验步骤见答案。

(4)不锈钢在某些盐溶液中比在酸溶液中腐蚀明显,说明这些盐溶液中的金属阳离子的氧化性比H+的氧化性强,即这些金属在金属活动性顺序位于氢的后面。要设计实验验证劣质不锈钢易被腐蚀,需要有容易与铁反应的盐,根据提供的药品可知这种盐是硫酸铜,制取硫酸铜的最佳方案是用氧化铜与稀硫酸反应制取,这种方法比浓硫酸与铜反应节省硫酸,并且不产生污染环境的SO2 。实验步骤是:①用适量水将浓硫酸稀释制取稀硫酸,②用氧化铜与稀硫酸反应制取硫酸铜,③将不锈钢加入硫酸铜溶液中观察现象。有关化学方程式和实验现象见答案。

 0  290442  290450  290456  290460  290466  290468  290472  290478  290480  290486  290492  290496  290498  290502  290508  290510  290516  290520  290522  290526  290528  290532  290534  290536  290537  290538  290540  290541  290542  290544  290546  290550  290552  290556  290558  290562  290568  290570  290576  290580  290582  290586  290592  290598  290600  290606  290610  290612  290618  290622  290628  290636  447090 

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