Question

7．電子工業(yè)常用30%的FeCl₃溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅箔，制造印刷電路板．腐蝕廢液中含有大量CuCl₂、FeCl₂和FeCl₃，任意排放將導致環(huán)境污染和資源浪費，應考慮回收利用．某工程師按圖示流程在實驗室進行實驗：從腐蝕廢液中回收銅，并將鐵的化合物全部轉(zhuǎn)化為FeCl₃溶液，作為腐蝕液原料循環(huán)使用．

（1）寫出FeCl₃溶液與銅箔發(fā)生反應的化學方程式：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂．
（2）檢驗腐蝕后的溶液中是否含有Fe³⁺應用的試劑是KSCN溶液．（填化學式）
（3）“過濾”用到的玻璃儀器有：普通漏斗、玻璃棒、燒杯．
（4）廢液中加入過量①所發(fā)生反應的離子方程式：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu．
（5）取廢液200mL，其中CuCl₂、FeCl₂和FeCl₃的物質(zhì)的量濃度分別為1.5mol/L、3.0mol/L、和1.0mol/L，若要將銅全部回收，需加入Fe粉的質(zhì)量應不少于22.4g；將鐵的化合物全部轉(zhuǎn)化為FeCl₃溶液需通入Cl₂的物質(zhì)的量不少于0.6mol．

Answer 1

分析 實驗目的是：從腐蝕廢液中回收銅，并將鐵的化合物全部轉(zhuǎn)化為FeCl₃溶液，由流程可知，應加入過量的Fe與氯化鐵、氯化銅反應，過濾進行分離，則濾液②為FeCl₂，濾渣③中含F(xiàn)e、Cu，加過量試劑④為鹽酸，過濾得到金屬Cu，濾液⑤中含F(xiàn)eCl₂、HCl，為不引人雜質(zhì)，將鐵的化合物全部轉(zhuǎn)化為FeCl₃溶液，則氣體B為氯氣．
（1）FeCl₃溶液與Cu反應生成CuCl₂和FeCl₂；
（2）檢驗溶液中Fe³⁺存在通常用KSCN溶液，溶液變紅說明Fe³⁺存在；
（3）“過濾”用到的玻璃儀器有：普通漏斗、燒杯、玻璃棒；
（4）廢液中加入過量Fe，F(xiàn)e與氯化鐵反應生成氯化亞鐵，與氯化銅反應生成氯化亞鐵與Cu；
（5）由于氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺，故先發(fā)生反應：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，然后再發(fā)生反應：Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，結(jié)合方程式計算需要加入Fe的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算加入Fe的質(zhì)量；
計算溶液中FeCl₂的物質(zhì)的量，通入Cl₂全部轉(zhuǎn)化為FeCl₃，發(fā)生反應：2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃，根據(jù)方程式計算需要通入氯氣的物質(zhì)的量．

解答 解：實驗目的是：從腐蝕廢液中回收銅，并將鐵的化合物全部轉(zhuǎn)化為FeCl₃溶液，由流程可知，應加入過量的Fe與氯化鐵、氯化銅反應，過濾進行分離，則濾液②為FeCl₂，濾渣③中含F(xiàn)e、Cu，加過量試劑④為鹽酸，過濾得到金屬Cu，濾液⑤中含F(xiàn)eCl₂、HCl，為不引人雜質(zhì)，將鐵的化合物全部轉(zhuǎn)化為FeCl₃溶液，則氣體B為氯氣．
（1）FeCl₃溶液與Cu反應生成CuCl₂和FeCl₂，該反應方程式為：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，
故答案為：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂；
（2）取少量廢腐蝕液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液變紅色，則證明原溶液中含有Fe³⁺，
故答案為：KSCN溶液；
（3）“過濾”用到的玻璃儀器有：普通漏斗、燒杯、玻璃棒，
故答案為：玻璃棒、燒杯；
（4）廢液中加入過量Fe，F(xiàn)e與氯化鐵反應生成氯化亞鐵，與氯化銅反應生成氯化亞鐵與Cu，發(fā)生的離子反應為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，
故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu；
（5）溶液中CuCl₂為0.2L×1.5mol/L=0.3mol，F(xiàn)eCl₂為0.2L×3mol/L=0.8mol，F(xiàn)eCl₃為0.2L×1.0mol/L=0.2mol，
  2 Fe³⁺+Fe=3 Fe²⁺
0.2mol 0.1mol 0.3mol
     Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu
0.3mol 0.3mol 0.3mol
則要將銅全部回收，需加入Fe粉的質(zhì)量應不少于0.4mol×56g/mol=22.4g；
反應后n（FeCl₂）=0.3mol+0.3mol+0.6mol=1.2mol，
由2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃可知，鐵的化合物全部轉(zhuǎn)化為FeCl₃溶液需通入Cl₂的物質(zhì)的量不少于 $\frac{1.2mol}{2}$=0.6mol，
故答案為：22.4；0.6．

點評 本題考查混合物的分離、提純綜合應用，明確工藝流程原理，掌握元素化合物的性質(zhì)是關(guān)鍵，（5）中關(guān)鍵是判斷發(fā)生反應的先后順序問題，題目難度中等．