Question

铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl₃可作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等．
（1）写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式

 

．
（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池装置图，标出正、负极，并写出电极反应式．
正极反应

 

负极反应

 

（3）腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的浓度均为0.10mol?L^-1，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：

 

．

	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+	2.7	3.7
Fe2+	7.6	9.6
Cu2+	4.7	6.7
提供的药品：Cl2　　浓H2SO4　　NaOH溶液　　CuO　　　Cu

Answer 1

考点：设计原电池,原电池和电解池的工作原理,物质分离、提纯的实验方案设计

专题：实验设计题,电化学专题

分析：（1）铜和氯化铁发生氧化还原反应生成氯化铜、氯化亚铁；
（2）如果将2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺设计成原电池，Cu失电子作负极，不如铜活泼的金属或导电的非金属作正极，可溶性铁盐为电解质；
（3）根据离子沉淀需要的pH知，要除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，因为铜离子生成沉淀的pH在Fe³⁺和Fe²⁺生成沉淀的pH之间，所以需要将亚铁离子转化为铁离子，然后调节pH除去铁离子即可，注意不能引进新的杂质．

解答： 解：（1）铜和氯化铁发生氧化还原反应生成氯化铜、氯化亚铁，离子方程式为2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）如果将2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺设计成原电池，Cu失电子作负极，不如铜活泼的金属或导电的非金属作正极，可溶性铁盐为电解质，如氯化铁，其装置图为，负极反应式为，正极反应式为Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺），
故答案为：；
正极反应：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺）；负极反应：Cu=Cu²⁺+2e^-（或Cu-2e^-=Cu²⁺）；
（3）根据离子沉淀需要的pH知，要除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，因为铜离子生成沉淀的pH在Fe³⁺和Fe²⁺生成沉淀的pH之间，所以需要将亚铁离子转化为铁离子，然后调节pH除去铁离子即可，所以先用氯气将亚铁离子氧化为铁离子，然后加入CuO调节溶液pH至3.7～4.7，最后过滤除去氢氧化铁沉淀即可得到较纯净的氯化铜溶液，故答案为：
①通入足量氯气将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
②加入CuO调节溶液的pH至3.7～4.7；
③过滤[除去Fe（OH）₃]．

点评：本题考查原电池原理及混合物的分离和提纯实验，知道原电池反应是原电池设计依据，会根据离子沉淀需要的pH对混合物进行分离和提纯，注意：除杂时不能引进新的杂质，为易错点．