Question

【題目】電子工業中，常用氯化鐵溶液作為印刷電路銅板蝕刻液。請按要求回答下列問題：

（1）若向氯化鐵溶液中加入一定量的澄清石灰水，調節溶液pH，可得紅褐色沉淀,該反應的離子方程式為：______________________________________，該過程中調節溶液的pH為5，則c(Fe３＋)為：____________mol·L－1。（己知：Ksp[Fe(OH)3]= 4.0×10-38）

（2）某探究小組設計如下線路處理廢液和資源回收：

①用足量FeCl3溶液蝕刻銅板后的廢液中含有的金屬陽離子有：_______________。

②FeCl3蝕刻液中通常加入一定量的鹽酸，其中加入鹽酸的目的是：_________________。

③步驟①中加入H2O2溶液的目的是：______________________________________。

④已知：生成氫氧化物沉淀的pH

	Cu(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
開始沉淀時	4.7	7.0	1.9
沉淀完全時	6.7	9.0	3.2

根據表中數據推測調節pH的范圍是：________________。

⑤寫出步驟②中生成CO2的離子方程式：__________（已知Cu2(OH)2CO3難溶于水）。

Answer 1

【答案】 Fe3＋+3OH－＝Fe(OH)3↓ 4.0×10-11 Fe3＋、Fe2＋和Cu2＋ 抑制氯化鐵水解 將Fe２＋氧化成Fe３＋，以便后續轉化為Fe(OH)3沉淀除去 3.2≤pH＜4.7 4H＋+Cu2(OH)2CO3＝3H2O +2Cu２＋+ CO2↑或4Fe３＋+3Cu2(OH)2CO3+3H2O=4Fe(OH)3+6 Cu２＋+3CO2↑

【解析】試題分析：（1）石灰水與氯化鐵反應的離子方程式為Fe３＋+3OH－＝Fe(OH)3↓，該過程中調節溶液的pH為5，溶液中氫氧根的濃度為10－9mol/L，則根據溶度積常數可知c(Fe３＋)＝＝4.0×10-11mol/L。

（2）FeCl3～HCl溶液蝕刻銅板后的廢液，發生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，得到氯化銅、氯化亞鐵和氯化鐵的混合溶液，向廢液中滴入過氧化氫將亞鐵離子氧化成極易除去的鐵離子，然后過濾得沉淀氫氧化鐵和氯化銅溶液，將沉淀溶解于鹽酸得到氯化鐵，向濾液中加入碳酸氫鈉得到堿式碳酸銅。

①氯化鐵與銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅，反應的離子方程式為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，鐵離子可能過量，因此廢液中含有的金屬陽離子有Fe３＋、Fe２＋和Cu２＋；

②氯化鐵是強酸弱堿鹽水解呈酸性，所以加鹽酸防止弱離子鐵離子的水解，水解的方程式為：Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+，向其中加鹽酸促使平衡逆向移動；

（3）加入氧化劑把亞鐵離子氧化為鐵離子但不能引入新的雜質，氧化劑選擇過氧化氫氧化亞鐵離子的離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

④調節溶液的pH目的是使鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀，依據圖表數據分析可知pH應為3.2≤pH＜4.7；

⑤用堿式碳酸銅來調節溶液的pH，強制弱，所以離子反應方程式為4H＋+Cu2(OH)2CO3＝3H2O +2Cu２＋+ CO2↑。