Question

12．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：（已知：Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）
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：向濾液中加入一定量石灰水，調節溶液pH，同時鼓入足量的空氣．
回答下列問題：
（1）FeCl₃蝕 刻銅箔反應的離子方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，證明蝕刻后的混合物溶液仍存在Fe³⁺的操作是取少量反應后的溶液于潔凈的試管中，向其中滴加KSCN溶液，若出現紅色溶液，則證明仍存在Fe³⁺ 
（2）過程Ⅰ加入鐵屑的主要作用是做還原劑，回收銅，從固體中分離出銅需采用的方法是加入鹽酸反應后過濾  
（3）過程Ⅱ中發生兩個反應的化學方程式為FeCl₂+Ca（OH）₂=Fe（OH）₂↓+CaCl₂ ，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（4）過程Ⅱ中調節溶液的pH為5，金屬離子濃度為4.0×10^-11mol/L．

Answer 1

分析 （1）氯化鐵和銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅，依據離子方程式書寫方法寫出；用KSCN溶液檢驗Fe³⁺的存在；
（2）過程Ⅰ加入鐵屑的主要作用是和氯化銅發生反應生成銅，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；
（3）濾液成分為氯化亞鐵溶液，加入石灰水反應生成氫氧化亞鐵沉淀，在空氣中迅速氧化為氫氧化鐵；
（4）過程Ⅱ中調節溶液的pH為，氫氧化鐵沉淀溶液中存在沉淀溶解平衡，依據溶度積常數計算．

解答 解：（1）FeCl₃蝕刻銅箔反應是三價鐵離子具有氧化性和銅反應生成亞鐵離子和銅離子，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；向溶液中加入KSCN溶液，若溶液變紅，則證明混合物溶液仍存在Fe³⁺，故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；取少量反應后的溶液于潔凈的試管中，向其中滴加KSCN溶液，若出現紅色溶液，則證明仍存在Fe³⁺；
（2）向廢液中投入過量鐵屑，鐵會和三氯化鐵溶液反應生成氯化亞鐵，和氯化銅反應生成銅和氯化亞鐵，所以加入鐵粉是為了得到銅，過濾得到固體是過量的鐵和銅，用鹽酸溶解鐵反應，銅不反應過濾得到銅，
故答案為：做還原劑，回收銅；加入鹽酸反應后過濾；
（3）濾液成分為氯化亞鐵溶液，加入石灰水反應生成氫氧化亞鐵沉淀，在空氣中迅速氧化為氫氧化鐵；反應的化學方程式為：FeCl₂+Ca（OH）₂=Fe（OH）₂↓+CaCl₂、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案為：FeCl₂+Ca（OH）₂=Fe（OH）₂↓+CaCl₂ 、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（4）過程Ⅱ中調節溶液的pH為5，常溫下溶液中氫氧根離子濃度為10^-9mol/L，依據溶度積常數計算鐵離子濃度，Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺+3OH^-；Ksp=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）；c（Fe³⁺）=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1{0}^{-9}）^{3}}$=4×10^-11mol/L；
故答案為：4×10^-11mol/L．

點評 本題考查了鐵離子的氧化性，提取銅的反應過程和步驟分析判斷，氫氧化鐵氫氧化亞鐵的轉化反應，溶度積的計算應用，題目難度中等．