Question

 I.類比法是化學學習中常用的方法，已知硝酸能把鐵氧化成Fe(NO₃)₃,但當鐵過量時，產物是 Fe(NO₃)₂。某同學受此啟發，提出一個相似的觀點：氯氣與鐵粉反應，當Cl₂足量時生稱FeCl₃,當鐵粉過量時產物是FeCl₂,為了驗證該觀點是否正確，該同學將一定量的鐵粉與Cl₂恰好完全反應得到一固體物質，然后通過實驗確定其成分。探究過程如下：

⑴提出假設：

假設1：該固體物質是FeCl₂                                        

假設2：該固體物質是FeCl₃

假設3：該固體物質是            

⑵設計實驗方案：

取少量固體物質置于燒杯中，加適量水溶解，得到溶液A，然后取兩份A溶液分別進行實驗，實驗現象與結論如下表：

 

實驗方法	實驗現象	結論
在溶液中加KSCN溶液		固體物質中有FeCl3
在KMnO4溶液中加少量A 溶液	KmnO4溶液顏色無明顯變化	固體物質中不含

Ⅱ.電子工業常用30%的FeCl₃溶液腐蝕敷在絕緣版上的銅箔，制造印刷電路板。某工程師為了從廢液中回收銅，重新獲得FeCl₃溶液，設計了下列實驗步驟：

⑶①寫出一個能證明還原性Fe比Cu強的離子方程式：                    ，該反應在上圖步驟           中發生。

②甲、乙、丙、丁四位同學利用上述反應原理，分別設計的原電池如下圖所示：

四位同學的設計的原電池裝置圖，符合上述反應原理的是                 。

③請寫出正、負極的電解反應式：

正極：                   、負極：                   （電極反應式）。

⑷上述過程回收的銅是粗銅，為了獲得更純的銅必須進行電解精煉。寫出電解精煉時陽極材料及電極反應式                     

Answer 1

 ⑴ FeCl₂和FeCl₃ ；⑵溶液呈紅色；FeCl₂；⑶①Fe＋Cu^2＋＝Fe²⁺＋Cu；①；②甲、丙、丁；③Cu^2＋+2e^－=Cu；Fe－2e^－=Fe^2＋；⑷粗銅；Cu-2e^-=Cu²⁺。

解析:I. 根據鐵與硝酸在不同條件下可被氧化成兩種產物，推斷鐵粉與Cl₂反應也可能生成FeCl₂或FeCl₃或兩種物質的混合物。根據KSCN溶液能與Fe^3＋顯紅色，可檢驗產物中是否含有FeCl₃。根據酸性KMnO₄溶液能氧化Fe^2＋而退色，可驗證產物中是否含有FeCl₂。

Ⅱ. 從腐蝕廢液中回收銅的實驗過程如下：

 

利用Fe能從 CuCl₂溶液中置換出銅，來證明Fe比Cu的還原性強。反應方程式為：Fe＋CuCl₂＝Cu＋FeCl₂。用該反應設計原電池時可用Fe作負極，Cu（或者碳）作正極，CuCl₂溶液后CuSO₄溶液作電解質的溶液。電解精煉銅時，粗銅作陽極(Cu-2e^-=Cu²⁺)，純銅作陰極(Cu^2＋＋2e^－→Cu)，含Cu^2＋的溶液作電解質的溶液。