Question

铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等．（1）若将FeCl3溶液

铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等．（1）若将FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板中的反应设计成原电池，请写出正极反应电极反应式：______．（2）腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10mol/L，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤：①通入足量氯气，目的是______；②加入CuO调节溶液pH范围至______～______；③过滤除去Fe（OH）3 氢氧化物开始沉淀时的pH 氢氧化物沉淀完全时的pH Fe3+ 1.9 3.2 Fe2+ 7.0 9.0 Cu2+ 4.7 6.7 提供的药品：Cl2　浓H2SO4　NaOH溶液　CuO　Cu（3）科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显．请从上表提供的药品中选择两种（水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢腐蚀．有关反应的化学方程式______，______；劣质不锈钢腐蚀的实验现象______．

Answer 1

（1）设计成原电池时，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，该电池反应中三价铁离子得电子发生还原反应，所以正极上的电极反应式为Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺），铜失电子发生氧化反应，所以负极上的电极反应式为Cu=2Cu²⁺+2e^-（或Cu-2e^-=Cu²⁺）；电池反应中发生氧化反应的金属作负极，所以铜作负极，不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极，可选石墨作正极，发生还原反应的电解质溶液作原电池的电解质溶液，所故答案为：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；
（2）根据图表知，Fe³⁺沉淀需要的PH值较小，与铜离子沉淀时的PH值相差较大，所以首先将二价铁离子转化为三价铁离子，选取的试剂不能引进新的杂质离子，所以选取氯气 作氧化剂；然后加热氧化铜除去氯气溶解生成的盐酸，在pH值3.2时三价铁离子完全沉淀，pH值4.7时铜离子开始沉淀，所以调节溶液的pH值至3.2-4.7；然后通过过滤除去生成的沉淀，故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，3.2～4.7；
（3）锈钢能与某些盐溶液反应而被腐蚀，给取的药品没有盐溶液，所以用给取的药品制取盐溶液，可用铜与浓硫酸反应制取硫酸铜溶液，也可用氧化铜和稀硫酸制取硫酸铜溶液，但铜与浓硫酸反应生成有毒气体，不环保，所以用氧化铜和稀硫酸反应制取硫酸铜溶液，反应方程式为CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu；硫酸铜和铁反应产生铜单质，所以可观察到不锈钢表面有紫红色物质生成，故答案为：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu；不锈钢表面有紫红色物质生成．