Question

5．鐵是人類較早使用的金屬之一．運用鐵及其化合物的知識，完成下列問題．
（1）所含鐵元素既有氧化性又有還原性的物質是C（用字母代號填）：
A．Fe          B．FeCl₃           C．FeSO₄           D．Fe₂O₃
（2）向沸水中逐滴滴加1mol/LFeCl₃溶液，至液體呈透明的紅褐色，該分散系中粒子直徑的范圍是1-100nm．
（3）電子工業(yè)需要用30%的FeCl₃溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅，制造印刷電路板，請寫出FeCl₃溶液與銅反應的離子方程式：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
  某校同學為測定FeCl₃腐蝕銅后所得溶液的組成，進行了如下實驗：首先取少量待測溶液，滴入KSCN溶液呈紅色，則溶液中含有的金屬陽離子是Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，在此基礎上，又進行了定量組成的測定：取50.0mL待測溶液，向其中加入足量的AgNO₃溶液，得白色沉淀，過濾、干燥、稱量，沉淀質量為43.05g．溶液中c（Cl^-）=6.0 mol/L．
（4）若要驗證該溶液中含有Fe²⁺，正確的實驗方法是B（填字母）；
A．向試管中加入試液，滴入KSCN溶液，若顯血紅色，證明含有Fe²⁺．
B．向試管中加入試液，滴入酸性高錳酸鉀溶液，若褪色，證明含有Fe²⁺．
C．向試管中加入試液，滴入氯水，再滴入KSCN溶液，若顯血紅色，證明原溶液中含有Fe²⁺
（5）欲從廢水中回收銅，并重新獲得FeCl₃溶液設計實驗方案如圖：

請寫出上述實驗中加入或生成的有關物質的化學式：
①Fe②FeCl₂③Fe、Cu④HCl．

Answer 1

分析 （1）同一種元素，處于最高價態(tài)時只有氧化性、處于最低價態(tài)時只有還原性、處于中間價態(tài)時既有氧化性又有還原性；
（2）膠體分散系中分散質直徑在1-100nm之間；
（3）FeCl₃溶液與Cu發(fā)生氧化還原反應生成Fe²⁺和Cu²⁺； 
能使KSCN溶液呈紅色的微粒是Fe³⁺，溶液中含有Fe³⁺，說明Fe³⁺沒有完全被還原，氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，則溶液中還含有Fe²⁺、Cu²⁺；
沉淀為AgCl，n（AgCl）=$\frac{43.05g}{143.5g/mol}$=0.3mol，根據Cl原子守恒計算c（Cl^-）；
（4）Fe²⁺和KSCN溶液不反應，但能被酸性KMnO₄溶液氧化而使KMnO₄溶液褪色，也能被氯氣氧化生成Fe³⁺，用氯水和KSCN溶液檢驗亞Fe²⁺之前必須除去Fe³⁺的干擾；
（5）反應液中含有FeCl₂、CuCl₂，由工藝流程可知，濾渣③中含有Cu，故應是廢液與過量的Fe反應，濾液②中含有FeCl₂，通入Cl₂可以得到FeCl₃；濾渣③中含有金屬Cu、未反應的Fe，加入鹽酸，過濾，回收Cu，濾液⑤中含有FeCl₂，與濾液②合并，制備FeCl₃．

解答 解：（1）同一種元素，處于最高價態(tài)時只有氧化性、處于最低價態(tài)時只有還原性、處于中間價態(tài)時既有氧化性又有還原性，
A．Fe中Fe元素化合價處于最低價態(tài)0價，只有還原性，故錯誤；
B．氯化鐵氧化性較強，且只有氧化性，故錯誤；
C．該物質中Fe元素處于中間價態(tài)，既有氧化性又有還原性，故正確；
D．該物質中Fe元素化合價為+3價，只有氧化性，故錯誤；
故選C；
（2）膠體分散系中分散質直徑在1-100nm之間，該操作得到的是氫氧化鐵膠體，分散系中粒子直徑范圍為1-100nm，故答案為：1-100；
（3）FeCl₃溶液與Cu發(fā)生氧化還原反應生成Fe²⁺和Cu²⁺，離子方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，
能使KSCN溶液呈紅色的微粒是Fe³⁺，溶液中含有Fe³⁺，說明Fe³⁺沒有完全被還原，氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，則溶液中還含有Fe²⁺、Cu²⁺；
沉淀為AgCl，n（AgCl）=$\frac{43.05g}{143.5g/mol}$=0.3mol，根據Cl原子守恒計算c（Cl^-）=$\frac{n（C{l}^{-}）}{V}$=$\frac{n（AgCl）}{V}$=$\frac{0.3mol}{0.05L}$=6.0mol/L，
故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺； Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺；6.0；
（4）A．向試管中加入試液，滴入KSCN溶液，若顯血紅色，證明含有Fe³⁺，亞鐵離子和KSCN溶液不反應，所以用KSCN溶液無法鑒定是否含有亞鐵離子，故錯誤；
B．亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以向試管中加入試液，滴入酸性高錳酸鉀溶液，若褪色，證明含有Fe²⁺，故正確；
C．向試管中加入試液，滴入氯水，再滴入KSCN溶液，若顯血紅色，證明原溶液中含有Fe元素，不能說明是否含有亞鐵離子、鐵離子還是二者都有，故錯誤；
故選B；
（5）反應液中含有FeCl₂、CuCl₂，由工藝流程可知，濾渣③中含有Cu，故應是廢液與過量的Fe反應，濾液②中含有FeCl₂，通入Cl₂可以得到FeCl₃；濾渣③中含有金屬Cu、未反應的Fe，加入鹽酸，④為HCl，過濾，回收Cu，濾液⑤中含有FeCl₂，與濾液②合并，制備FeCl₃，
通過以上分析知，①②③④分別是Fe、Fe和Cu、HCl，
故答案為：①Fe；②FeCl₂；③Fe Cu；④HCl．

點評 本題以Fe及其化合物為載體考查物質分離和提純、氧化還原反應、離子檢驗、膠體等知識點，明確物質性質差異性、氧化還原反應原理、離子檢驗方法及現象是解本題關鍵，注意：檢驗離子時要排除其它因素的干擾，如（4）C選項，題目難度不大．