Question

在FeCl₃溶液蝕刻銅箔制造電路板的工藝中，廢液處理和資源回收的過(guò)程簡(jiǎn)述如下，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）請(qǐng)寫(xiě)出FeCl₃溶液與銅反應(yīng)的離子方程式：

2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺

；操作Ⅰ加入的試劑W是

鐵粉或Fe

．
（2）操作Ⅱ之前最好加入適量稀鹽酸，某同學(xué)用10mol?L^-1 的濃鹽酸配制250mL 1mol?L^-1 的稀鹽酸，并進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)．
①需要量取濃鹽酸

25mL

mL．
②配制該稀鹽酸時(shí)除量筒、燒杯、玻璃棒外，還必須用到的儀器有

250mL容量瓶

、

膠頭滴管

．
③用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定稀鹽酸，滴定過(guò)程中眼睛應(yīng)注視

錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色的變化

，實(shí)驗(yàn)時(shí)未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗滴定管，測(cè)得錐形瓶中待測(cè)液的濃度

大于

實(shí)際濃度．（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）操作Ⅲ前需要通入氣體V，請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室制取氣體V的化學(xué)方程式：

MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O

，該反應(yīng)中

MnO₂

是氧化劑．
（4）操作Ⅲ應(yīng)在HCl氣流氛圍中進(jìn)行，其原因是

抑制Fe³⁺（或FeCI₃）的水解

．
（5）若通入的V的量不足，則最后制得的氯化鐵晶體不純凈，這是因?yàn)槿芤篣中含有雜質(zhì)

FeCl₂或Fe²⁺

．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證溶液U中的成分，并判斷通入的V的量是否不足

取少量溶液U，加入幾滴KSCN溶液，溶液顯紅色，則表明溶液U中有Fe³⁺（FeCl₃）；另取少量溶液U，加入幾滴酸性KMnO₄溶液，若KMnO₄溶液退色，則表明溶液U中有Fe²⁺（或FeCl₂），說(shuō)明通入的V的量不足夠若KMnO₄溶液不退色，則說(shuō)明通入的V的量充足

（簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象和結(jié)論）．
供選擇的試劑：酸性KMnO₄溶液、KSCN溶液、氯水．
（6）若向氯化鐵溶液中加入一定量石灰水，調(diào)節(jié)溶液pH，可得紅褐色沉淀．該過(guò)程中調(diào)節(jié)溶液的pH為5，則金屬離子濃度為

4.0×10^-11mol?L^-1

．（己知：Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）

Answer 1

分析：從廢液中回收銅，并將鐵的化合物全部轉(zhuǎn)化為FeCl₃溶液，作為腐蝕液原料循環(huán)使用，則廢液中加過(guò)量W（Fe粉），濾液為FeCl₂，濾渣為Fe和Cu，濾渣中加過(guò)量鹽酸，因Cu與鹽酸不反應(yīng)，則所得濾液為FeCl₂，將濾液氯化亞鐵中通入氯氣可反應(yīng)得到FeCl₃溶液，然后結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程及化學(xué)用語(yǔ)來(lái)解答．

解答：解：（1）FeCl₃溶液與銅反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，金屬鐵可以講金屬銅從其鹽中置換出來(lái)，所以加的W是鐵粉或Fe，故答案為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；鐵粉或Fe；
（2）①用10mol?L^-1 的濃鹽酸配制250mL 1mol?L^-1 的稀鹽酸，稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，這所需濃鹽酸的體積是V，則V?10mol?L^-1=250mL?1mol?L^-1，解得V=25mL，故答案為：25mL；
②配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液所需的玻璃儀器有：量筒、燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管，故答案為：250mL容量瓶、膠頭滴管；
③用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定稀鹽酸，滴定過(guò)程中眼睛應(yīng)注視錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色的變化，未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗滴定管，相當(dāng)于將標(biāo)準(zhǔn)液稀釋，所需標(biāo)準(zhǔn)液的體積增多，所以測(cè)得錐形瓶中待測(cè)液的濃度大于實(shí)際濃度，故答案為：錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色的變化；大于；
（3）實(shí)驗(yàn)室制氯氣的化學(xué)方程式為：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，izhongMn的化合價(jià)降低，所以二氧化錳是氧化劑，故答案為：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；MnO₂；
（4）三價(jià)鐵離子易水解，氯化鐵溶液蒸干得不到氯化鐵晶體，所以需要加入酸來(lái)抑制鐵離子水解，故答案為：抑制Fe³⁺（或FeCl₃）的水解；
（5）若通入的氯氣的量不足，亞鐵離子不會(huì)完全被氧化為三價(jià)鐵離子，所以最后制得的氯化鐵晶體不純凈，會(huì)含有氯化亞鐵，亞鐵離子具有還原性，可以是高錳酸鉀褪色，三價(jià)鐵離子能使硫氰酸鉀變?yōu)榧t色，可以據(jù)此來(lái)檢驗(yàn)，
故答案為：FeCl₂或Fe²⁺，；取少量溶液U，加入幾滴KSCN溶液，溶液顯紅色，則表明溶液U中有Fe³⁺（FeCl₃）；另取少量溶液U，加入幾滴酸性KMnO₄溶液，若KMnO₄溶液退色，則表明溶液U中有Fe²⁺（或FeCl₂），說(shuō)明通入的氯氣的量不足夠，若KMnO₄溶液不退色，則說(shuō)明通入的氯氣的量充足；
（6）根據(jù)氫氧化鐵的Ksp表達(dá)式：Ksp=[Fe³⁺][[OH^-]³]，溶液的pH為5即[H⁺]=10^-5mol/L，所以金屬鐵離子濃度為4.0×10^-11 mol?L^-1，故答案為：4.0×10^-11mol?L^-1．

點(diǎn)評(píng)：題以實(shí)驗(yàn)的形式考查混合物的分離、提純，注意發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及元素守恒的角度來(lái)分析是解答本題的關(guān)鍵，（5）為學(xué)生解答的易錯(cuò)點(diǎn)和難點(diǎn)，題目難度中等．