Question

鐵及鐵的化合物應用廣泛，如FeCl₃可用作催化劑、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，請畫出原電池的裝置圖，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Cu^2＋、Fe^3＋和Fe^2＋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Fe^3＋和Fe^2＋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＋ Fe2＋ Cu2＋	1.9 7.0 4.7	3.2 9.0 6.7
提供的藥品：Cl2 濃H2SO4  NaOH溶液  CuO  Cu

 
（4）某科研人員發現劣質不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現象明顯。請從上表提供的藥品中選擇兩種（水可任選），設計最佳實驗，驗證劣質不銹鋼易被腐蝕。
有關反應的化學方程式                                                   
劣質不銹鋼腐蝕的實驗現象                                               

Answer 1

（1）2Fe^3＋＋Cu＝2Fe^2＋＋Cu^2＋（2分）
（2）（2分）
正極反應：2Fe^3＋＋2e^－＝2Fe^2＋（2分）
負極反應：Cu－2e^－＝Cu^2＋（2分）
（3）①通入足量氯氣將Fe^2＋氧化成Fe^3＋；②加入CuO調節溶液的pH至3．2～4．7；③過濾（除去Fe(OH)₃）（每個步驟1分，共3分）
（4）CuO＋H₂SO₄＝CuSO₄＋H₂O（1分）  CuSO₄＋Fe＝FeSO₄＋Cu（1分）；
不銹鋼表面有紫紅色物質生成（1分）
（評分標準：見答案，方程式若有漏寫“↑”“↓”或者反應條件未寫，均扣1分；若配平有誤，扣2分，共14分）

解析試題分析：（1）Fe³⁺具有強氧化性，可以把一些金屬單質如鐵、銅等氧化成相應的離子，
Fe³⁺腐蝕銅制電路板利用的就是這個原理，反應的離子方程式是：2Fe³⁺ + Cu=2Fe²⁺ + Cu²⁺。
（2）由反應2Fe³⁺ + Cu=2Fe²⁺ + Cu²⁺可以判斷出銅化合價升高，發生氧化反應，銅做負極，鐵元素化合價降低，Fe³⁺ 發生還原反應，正極可以選用石墨棒，電解質溶液可以選用氯化鐵溶液�；貞洸⒎抡战滩纳系你~鋅原電池裝置，可以畫出此原電池的裝置圖，裝置圖見答案。發生的電極反應為：
正極反應： 2Fe^3＋＋2e^－＝2Fe^2＋      負極反應： Cu－2e^－＝Cu^2＋
（3）除雜時，要把雜質全部除去，又不能引入新的雜質。根據題給信息可知：Fe³⁺的氫氧化物從開始沉淀到沉淀完全的pH范圍是1．9～3．2，Fe²⁺的氫氧化物從開始沉淀到沉淀完全的pH范圍是7．0～9．0，Cu²⁺的氫氧化物從開始沉淀到沉淀完全的pH范圍是4．7～6．7。當pH為3．2時Fe³⁺完全沉淀，此時Cu²⁺不會沉淀，要使Fe²⁺完全沉淀需要使溶液的pH為9．0，此時Cu²⁺已經完全沉淀。因此，若要除去CuCl₂溶液中的Fe³⁺、Fe²⁺，需要將Fe²⁺全部轉化為Fe³⁺，采取的措施是向溶液中同入過量的氯氣；為了不引入其它雜質，可以向溶液中加入CuO調節溶液的pH范圍在3．2～4．7之間，此時Fe³⁺完全沉淀；最后過濾，即可得到純凈的氯化銅溶液。實驗步驟見答案。
（4）不銹鋼在某些鹽溶液中比在酸溶液中腐蝕明顯，說明這些鹽溶液中的金屬陽離子的氧化性比H⁺的氧化性強，即這些金屬在金屬活動性順序位于氫的后面。要設計實驗驗證劣質不銹鋼易被腐蝕，需要有容易與鐵反應的鹽，根據提供的藥品可知這種鹽是硫酸銅，制取硫酸銅的最佳方案是用氧化銅與稀硫酸反應制取，這種方法比濃硫酸與銅反應節省硫酸，并且不產生污染環境的SO₂。實驗步驟是：①用適量水將濃硫酸稀釋制取稀硫酸，②用氧化銅與稀硫酸反應制取硫酸銅，③將不銹鋼加入硫酸銅溶液中觀察現象。有關化學方程式和實驗現象見答案。
考點：氧化還原反應、電化學等基本概念與基本理論知識。