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)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,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。
正极反应 负投反应 。
(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+ Fe2+ Cu2+ | 1.9 7.0 4.7 | 3.2 9.0 6.7 |
提供的药品:Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu |
(4)某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,验证劣质不锈钢易被腐蚀。
有关反应的化学方程式
劣质不锈钢腐蚀的实验现象
(1)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
(2)
正极反应:Fe3++e-=Fe2+(或2Fe3++2e-=2Fe2+)
负极反应:Cu=2Cu2++2e-(或Cu-2e-=Cu2+)
(3)①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+;②加入CuO调节溶液的pH至3.2~4.7;③过滤(除去Fe(OH)3)
(4)CuO+H2SO4=CuSO4+H2O CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
不锈钢表面有紫红色物质生成
(1)Fe3+具有强氧化性,可以把一些金属单质如铁、铜等氧化成相应的离子,Fe3+腐蚀铜制电路板利用的就是这个原理,反应的离子方程式是:2Fe3+ + Cu====2Fe2+ + Cu2+。
(2)由反应2Fe3+ + Cu====2Fe2+ + Cu2+可以判断出铜化合价升高,发生氧化反应,铜做负极,铁元素化合价降低,Fe3+ 发生还原反应,正极可以选用石墨棒,电解质溶液可以选用氯化铁溶液。回忆并仿照教材上的铜锌原电池装置,可以画出此原电池的装置图,装置图见答案。发生的电极反应为:
正极反应:Fe3++e-=Fe2+(或2Fe3++2e-=2Fe2+)
负极反应:Cu=2Cu2++2e-(或Cu-2e-=Cu2+)。
(3)除杂时,要把杂质全部除去,又不能引入新的杂质。根据题给信息可知:Fe3+的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范围是1.9~3.2,Fe2+的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范围是7.0~9.0,Cu2+的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范围是4.7~6.7。当pH为3.2时Fe3+完全沉淀,此时Cu2+不会沉淀,要使Fe2+完全沉淀需要使溶液的pH为9.0,此时Cu2+已经完全沉淀。因此,若要除去CuCl2溶液中的Fe3+、Fe2+,需要将Fe2+全部转化为Fe3+,采取的措施是向溶液中同入过量的氯气;为了不引入其它杂质,可以向溶液中加入CuO调节溶液的pH范围在3.2~4.7之间,此时Fe3+完全沉淀;最后过滤,即可得到纯净的氯化铜溶液。实验步骤见答案。
(4)不锈钢在某些盐溶液中比在酸溶液中腐蚀明显,说明这些盐溶液中的金属阳离子的氧化性比H+的氧化性强,即这些金属在金属活动性顺序位于氢的后面。要设计实验验证劣质不锈钢易被腐蚀,需要有容易与铁反应的盐,根据提供的药品可知这种盐是硫酸铜,制取硫酸铜的最佳方案是用氧化铜与稀硫酸反应制取,这种方法比浓硫酸与铜反应节省硫酸,并且不产生污染环境的SO2 。实验步骤是:①用适量水将浓硫酸稀释制取稀硫酸,②用氧化铜与稀硫酸反应制取硫酸铜,③将不锈钢加入硫酸铜溶液中观察现象。有关化学方程式和实验现象见答案。
科目:高中化学 来源: 题型:
用常见的金属及化合物的知识填空。
(1)过氧化钠可用于宇航员或潜水艇中氧气再生的来源,请分别写出宇航员呼出的水蒸
气和二氧化碳跟过氧化钠反应的化学方程式:
① ;②
(2)铝是一种日常生活中应用很广的重要金属。
①在酒精灯上加热未经打磨的铝箔,出现的现象是 。
②铝制炊具长时间烧煮碱性食物的过程中,铝的保护膜将被破坏。写出铝的保护膜与强碱发生化学反应的离子方程式 。
(3)铁是人类较早使用的金属之一。运用铁的有关知识,回答下列问题:
①自选合适的氧化剂,将补铁剂中的Fe2+氧化成Fe3+,写出相关的离子反应方程式:
。
②向沸水中逐滴滴加饱和FeC13溶液,至液体呈透明的红褐色,形成该分散系的分散质粒子直径范围是 nm。
③电子工业需用30%的FeC13溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜,制造印刷电路板。请写出FeC13溶液与铜反应的离子方程式 。
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