Question

鐵及鐵的化合物應(yīng)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(yīng)設(shè)計成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。
正極反應(yīng)                          負(fù)極反應(yīng)                      。
（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(shù)據(jù)和藥品，簡述除去CuCl₂溶液中Fe^3＋和Fe^2＋的實(shí)驗(yàn)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(fā)現(xiàn)劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯。請從上表提供的藥品中選擇兩種（水可任選），設(shè)計最佳實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕。
有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式                                                   
劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象                                               

Answer 1

（1）2Fe^3＋＋Cu＝2Fe^2＋＋Cu^2＋（2分）
（2）（2分）
正極反應(yīng)：2Fe^3＋＋2e^－＝2Fe^2＋（2分）
負(fù)極反應(yīng)：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(diào)節(jié)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(zhì)生成（1分）
（評分標(biāo)準(zhǔn)：見答案，方程式若有漏寫“↑”“↓”或者反應(yīng)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(qiáng)氧化性，可以把一些金屬單質(zhì)如鐵、銅等氧化成相應(yīng)的離子，
Fe³⁺腐蝕銅制電路板利用的就是這個原理，反應(yīng)的離子方程式是：2Fe³⁺ + Cu=2Fe²⁺ + Cu²⁺。
（2）由反應(yīng)2Fe³⁺ + Cu=2Fe²⁺ + Cu²⁺可以判斷出銅化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅做負(fù)極，鐵元素化合價降低，F(xiàn)e³⁺ 發(fā)生還原反應(yīng)，正極可以選用石墨棒，電解質(zhì)溶液可以選用氯化鐵溶液。回憶并仿照教材上的銅鋅原電池裝置，可以畫出此原電池的裝置圖，裝置圖見答案。發(fā)生的電極反應(yīng)為：
正極反應(yīng)： 2Fe^3＋＋2e^－＝2Fe^2＋      負(fù)極反應(yīng)： Cu－2e^－＝Cu^2＋
（3）除雜時，要把雜質(zhì)全部除去，又不能引入新的雜質(zhì)。根據(jù)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，F(xiàn)e²⁺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(dāng)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(jīng)完全沉淀。因此，若要除去CuCl₂溶液中的Fe³⁺、Fe²⁺，需要將Fe²⁺全部轉(zhuǎn)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(zhì)，可以向溶液中加入CuO調(diào)節(jié)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)，即這些金屬在金屬活動性順序位于氫的后面。要設(shè)計實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕，需要有容易與鐵反應(yīng)的鹽，根據(jù)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(yīng)制取，這種方法比濃硫酸與銅反應(yīng)節(jié)省硫酸，并且不產(chǎn)生污染環(huán)境的SO₂。實(shí)驗(yàn)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(yīng)制取硫酸銅，③將不銹鋼加入硫酸銅溶液中觀察現(xiàn)象。有關(guān)化學(xué)方程式和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象見答案。
考點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)等基本概念與基本理論知識。