【題目】探究0.5mol/L FeCl3溶液(pH=1)與不同金屬反應(yīng)時(shí)的多樣性的原因。 (各組實(shí)驗(yàn)中:所用FeCl3溶液體積相同;金屬過(guò)量;靜置、不振蕩)

實(shí)驗(yàn)

金屬

現(xiàn)象及產(chǎn)物檢驗(yàn)

I

鎂條

立即產(chǎn)生大量氣體;金屬表面變黑,該黑色固體能被磁鐵吸引;液體顏 色由棕黃色逐漸變?yōu)榧t褐色;片刻后氣泡減少;金屬表面覆蓋有紅褐色沉淀,此時(shí)取反應(yīng)后的液體, 滴加K3[Fe(CN)6]溶液,生成藍(lán)色沉淀。

II

銅粉

無(wú)氣體產(chǎn)生;溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)綠色;取反應(yīng)后的溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,生成藍(lán)色沉淀。

1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)I的現(xiàn)象,推測(cè)紅褐色液體為膠體,并用光束照射該液體,在與光束垂直的方向觀察到_________得以證實(shí)。

2)已知FeFe3O4均能被磁鐵吸引。

①為了確定黑色固體的成分是否含有FeFe3O4,重復(fù)實(shí)驗(yàn)I,及時(shí)取少量鎂條表面生成的黑色粉末,洗凈后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)如下:

該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明黑色固體中一定含有_________,結(jié)合現(xiàn)象寫出判斷的理由_________。

②除上述結(jié)論外,分析實(shí)驗(yàn)I的現(xiàn)象,可知被還原得到的產(chǎn)物一定還有_________。

3)實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ現(xiàn)象的差異,與Fe3+Mg2+、Fe2+、H+、Cu2+的氧化性強(qiáng)弱有關(guān),其順序是Mg2+<Fe2+<_________

4)繼續(xù)研究0.5mol/L FeCl3溶液(pH=1)與Fe的反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)

金屬

現(xiàn)象及產(chǎn)物檢驗(yàn)

鐵粉

持續(xù)產(chǎn)生少量氣體;一段時(shí)間后,溶液顏色變淺,底部有紅褐色沉 淀,經(jīng)檢驗(yàn),溶液pH=4;含有Fe2+,無(wú)Fe3+。

鐵絲

無(wú)明顯的氣泡產(chǎn)生;一段時(shí)間后,溶液變?yōu)闇\綠色,經(jīng)檢驗(yàn),溶液 pH=2,含有Fe2+Fe3+;Fe3+被還原的量多于實(shí)驗(yàn)。

①實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有_________

②已知:相同條件下,H+在溶液中的移動(dòng)速率遠(yuǎn)大于Fe3+。 結(jié)合實(shí)驗(yàn)I、Ⅱ,由反應(yīng)中金屬表面離子濃度的變化,推測(cè)實(shí)驗(yàn)III、IV現(xiàn)象差異的原因:_________

【答案】一條光亮的“通路” Fe 濾紙ⅱ上無(wú)明顯現(xiàn)象,說(shuō)明Fe3O4不能溶解產(chǎn)生Fe2+,所以濾紙ⅰ上粉末附近變藍(lán)只能是Fe被氧化產(chǎn)生Fe2+ H2、Fe2+ H+ < Cu2+ < Fe3+ Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑,F(xiàn)e3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+( Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+ I、Ⅲ可知,金屬與Fe3+、H+反應(yīng)速率快時(shí),因H+移動(dòng)速率大,其濃度在金屬表面變化小,易被還原,促使Fe3+水解生成Fe(OH)3;Ⅳ中反應(yīng)慢,Fe表面Fe3+能及時(shí)補(bǔ)充,且由Ⅱ知Fe3+的氧化性強(qiáng),利于Fe3+還原

【解析】

(1)膠體的重要性質(zhì)就是具有丁達(dá)爾效應(yīng)——用平行光照射時(shí),從側(cè)面能看到一條光亮的“通路”;(2)①由實(shí)驗(yàn)所得的黑色粉末與純Fe3O4作對(duì)比實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)Fe3O4并不能與所加的試劑(含K3[Fe(CN)6]3%NaCl溶液)發(fā)生作用,而黑色粉末能,從而間接證明了能與所加試劑發(fā)生作用的是鐵粉;所以原黑色粉末中一定有鐵粉,是鐵粉被氧化產(chǎn)生了Fe2+;②從立即產(chǎn)生大量氣泡判斷產(chǎn)物中有氫氣,從K3[Fe(CN)6]產(chǎn)生藍(lán)色沉淀判斷產(chǎn)物中有Fe2+;(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ現(xiàn)象,以及金屬活動(dòng)性順序表,金屬離子氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)椋?/span>Mg2+<Fe2+<H+ < Cu2+ < Fe3+,注意Fe3+的特殊強(qiáng)氧化性即可。(4)①實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生氣泡是發(fā)生反應(yīng):Fe +2H+ =Fe2++H2,產(chǎn)生紅褐色沉淀是發(fā)生反應(yīng):Fe3++3H2O Fe(OH)3 +3H+,有Fe2+無(wú)Fe3+,說(shuō)明發(fā)生了反應(yīng):Fe+2Fe3+ = 3Fe2+;②用好題給信息相同條件下,H+在溶液中的移動(dòng)速率遠(yuǎn)大于Fe3+是解題的關(guān)鍵。由I、Ⅲ可知,金屬與Fe3+H+反應(yīng)速率快時(shí),因H+移動(dòng)速率大其濃度在金屬表面變化小,易被還原,促使Fe3+水解生成Fe(OH)3;Ⅳ中反應(yīng)慢,Fe表面Fe3+能及時(shí)補(bǔ)充,且由Ⅱ知Fe3+的氧化性強(qiáng),利于Fe3+還原。

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已知:①一定條件下,CuCu2+反應(yīng)可生成+ 1價(jià)銅。

②氯化亞銅(CuCl)難溶于水,可與Cl-形成CuCl32-進(jìn)入溶液。

Ⅰ.蝕刻過(guò)程中將Cu轉(zhuǎn)化為CuCl32-去除。

1)蝕刻過(guò)程的離子方程式有_______、CuCl+2Cl- CuCl32-。

2)蝕刻液中的鹽酸可大大提高蝕刻效率,結(jié)合上述反應(yīng)解釋原因______________。

Ⅱ.蝕刻一段時(shí)間后,將蝕刻廢液中的CuCl32-轉(zhuǎn)化為Cu2+,即可再生循環(huán)利用,常用方法如下:

1)化學(xué)再生加入H2O2溶液可使蝕刻液再生,該反應(yīng)的離子方程式是______________

2)電解再生(電極不參與反應(yīng)):按下圖裝置,使蝕刻液再生并回收金屬Cu。

①在______(“a”“b)”)回收得到金屬Cu

②結(jié)合電極反應(yīng)解釋陽(yáng)極區(qū)蝕刻液再生的原理:________。

③實(shí)際電解過(guò)程中,通常在兩極上均產(chǎn)生少量氣體,則流出液1、流出液2混合后,還需補(bǔ)充試劑________,得到可循環(huán)使用的再生液。

④研究表明:其他條件不變,使用無(wú)膜電解槽再生時(shí),一段時(shí)間后,電極上析出的Cu總量反而會(huì)隨電解時(shí)間的増長(zhǎng)而減少。解釋Cu的總量減少的原因:________。

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請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

1)物質(zhì)A的化學(xué)式為________

2)反應(yīng)①的離子方程式為__________。

3)反應(yīng)②的化學(xué)方程式為_________

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