Question

5．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步驟簡述如下：
I：向廢液中投入過量鐵屑，充分反應后分離出固體和濾液．
Ⅱ：將固體加入足量鹽酸中，攪拌充分反應后過濾．
Ⅲ：將I和Ⅱ兩次的濾液合并，并通人足量的氯氣將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺．
Ⅳ：將Ⅲ中溶液，蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得FeCl₃•6H₂O．
回答下列問題：
（1）步驟I中加入過量鐵屑的作用是將溶液中的Fe³⁺還原成Fe²⁺，將銅離子還原生成銅
（2）步驟Ⅱ分離得到固體的主要成分是Fe和Cu
（3）步驟Ⅲ中發生反應的離子方程式為Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-
（4）步驟Ⅳ不直接蒸發結晶得FeCl₃•6H₂O的原因為直接蒸發結晶會FeCl₃•6H₂O受熱分解失去部分結晶水．

Answer 1

分析 氯化鐵和銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅，離子方程式為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，向廢液中投入過量鐵屑的主要作用是將溶液中的Fe³⁺還原成Fe²⁺，將銅離子還原生成銅，過濾后得到固體為Fe和Cu，加入鹽酸，鐵反應，銅不反應，過濾分離得到銅，濾液成分為氯化亞鐵溶液，通人足量的氯氣將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，再蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得FeCl₃•6H₂O，據此分析．

解答 解：氯化鐵和銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅，離子方程式為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，向廢液中投入過量鐵屑的主要作用是和銅離子發生反應生成銅，過濾后得到固體為Fe和Cu，加入鹽酸，鐵反應，銅不反應，過濾分離得到銅，濾液成分為氯化亞鐵溶液，通人足量的氯氣將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，再蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得FeCl₃•6H₂O，
（1）根據以上分析，步驟I中加入過量鐵屑的作用是將溶液中的Fe³⁺還原成Fe²⁺，將銅離子還原生成銅，故答案為：2將溶液中的Fe³⁺還原成Fe²⁺，將銅離子還原生成銅；
（2）根據以上分析，步驟Ⅱ分離得到固體的主要成分是Fe和Cu，故答案為：Fe和Cu；
（3）濾液成分為氯化亞鐵溶液，通人足量的氯氣將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，反應的離子方程式為：Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-，故答案為：Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-；
（4）因為FeCl₃•6H₂O受熱易分解失去結晶水，所以直接蒸發結晶會FeCl₃•6H₂O受熱分解失去部分結晶水，故答案為：直接蒸發結晶會FeCl₃•6H₂O受熱分解失去部分結晶水．

點評 本題考查了鐵離子的氧化性，提取銅的反應過程，不同價態鐵元素之間的轉化和二價鐵離子、三價鐵離子的檢驗是高考的熱點，熟悉兩種離子的性質是解題關鍵．