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程簡述如下，請回答下列問題：
（1）請寫出FeCl₃溶液與銅反應的離子方程式：

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，某同學用10mol?L^-1 的濃鹽酸配制250mL 1mol?L^-1 的稀鹽酸，并進行有關實驗．
①需要量取濃鹽酸

25mL

mL．
②配制該稀鹽酸時除量筒、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，滴定過程中眼睛應注視

錐形瓶內溶液顏色的變化

，實驗時未用標準液潤洗滴定管，測得錐形瓶中待測液的濃度

大于

實際濃度．（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）操作Ⅲ前需要通入氣體V，請寫出實驗室制取氣體V的化學方程式：

MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O

，該反應中

MnO₂

是氧化劑．
（4）操作Ⅲ應在HCl氣流氛圍中進行，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，這是因為溶液U中含有雜質

FeCl₂或Fe²⁺

．請設計合理的實驗，驗證溶液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），說明通入的V的量不足夠若KMnO₄溶液不退色，則說明通入的V的量充足

（簡要說明實驗步驟、現象和結論）．
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，調節溶液pH，可得紅褐色沉淀．該過程中調節溶液的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化為FeCl₃溶液，作為腐蝕液原料循環使用，則廢液中加過量W（Fe粉），濾液為FeCl₂，濾渣為Fe和Cu，濾渣中加過量鹽酸，因Cu與鹽酸不反應，則所得濾液為FeCl₂，將濾液氯化亞鐵中通入氯氣可反應得到FeCl₃溶液，然后結合實驗過程及化學用語來解答．

解答：解：（1）FeCl₃溶液與銅反應的離子方程式為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，金屬鐵可以講金屬銅從其鹽中置換出來，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，稀釋前后溶質的物質的量不變，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，滴定過程中眼睛應注視錐形瓶內溶液顏色的變化，未用標準液潤洗滴定管，相當于將標準液稀釋，所需標準液的體積增多，所以測得錐形瓶中待測液的濃度大于實際濃度，故答案為：錐形瓶內溶液顏色的變化；大于；
（3）實驗室制氯氣的化學方程式為：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，izhongMn的化合價降低，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，亞鐵離子不會完全被氧化為三價鐵離子，所以最后制得的氯化鐵晶體不純凈，會含有氯化亞鐵，亞鐵離子具有還原性，可以是高錳酸鉀褪色，三價鐵離子能使硫氰酸鉀變為紅色，可以據此來檢驗，
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），說明通入的氯氣的量不足夠，若KMnO₄溶液不退色，則說明通入的氯氣的量充足；
（6）根據氫氧化鐵的Ksp表達式：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．

點評：題以實驗的形式考查混合物的分離、提純，注意發生的化學反應及元素守恒的角度來分析是解答本題的關鍵，（5）為學生解答的易錯點和難點，題目難度中等．