Question

鐵及鐵的化合物應用廣泛，如FeCl₃可作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等．
（1）寫出FeCl₃溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式

 

．
（2）若將（1）中的反應設計成原電池，請畫出原電池裝置圖，標出正、負極，并寫出電極反應式．
正極反應

 

負極反應

 

（3）腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的濃度均為0.10mol?L^-1，請參照下表給出的數據和藥品，簡述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的實驗步驟：

 

．

	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3+	2.7	3.7
Fe2+	7.6	9.6
Cu2+	4.7	6.7
提供的藥品：Cl2　　濃H2SO4　　NaOH溶液　　CuO　　　Cu

Answer 1

考點：設計原電池,原電池和電解池的工作原理,物質分離、提純的實驗方案設計

專題：實驗設計題,電化學專題

分析：（1）銅和氯化鐵發生氧化還原反應生成氯化銅、氯化亞鐵；
（2）如果將2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺設計成原電池，Cu失電子作負極，不如銅活潑的金屬或導電的非金屬作正極，可溶性鐵鹽為電解質；
（3）根據離子沉淀需要的pH知，要除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，因為銅離子生成沉淀的pH在Fe³⁺和Fe²⁺生成沉淀的pH之間，所以需要將亞鐵離子轉化為鐵離子，然后調節pH除去鐵離子即可，注意不能引進新的雜質．

解答： 解：（1）銅和氯化鐵發生氧化還原反應生成氯化銅、氯化亞鐵，離子方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）如果將2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺設計成原電池，Cu失電子作負極，不如銅活潑的金屬或導電的非金屬作正極，可溶性鐵鹽為電解質，如氯化鐵，其裝置圖為，負極反應式為，正極反應式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺），
故答案為：；
正極反應：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺）；負極反應：Cu=Cu²⁺+2e^-（或Cu-2e^-=Cu²⁺）；
（3）根據離子沉淀需要的pH知，要除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，因為銅離子生成沉淀的pH在Fe³⁺和Fe²⁺生成沉淀的pH之間，所以需要將亞鐵離子轉化為鐵離子，然后調節pH除去鐵離子即可，所以先用氯氣將亞鐵離子氧化為鐵離子，然后加入CuO調節溶液pH至3.7～4.7，最后過濾除去氫氧化鐵沉淀即可得到較純凈的氯化銅溶液，故答案為：
①通入足量氯氣將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
②加入CuO調節溶液的pH至3.7～4.7；
③過濾[除去Fe（OH）₃]．

點評：本題考查原電池原理及混合物的分離和提純實驗，知道原電池反應是原電池設計依據，會根據離子沉淀需要的pH對混合物進行分離和提純，注意：除雜時不能引進新的雜質，為易錯點．