Question

17．鐵、銅等金屬及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛，回答下列問題．
（1）電子工業(yè)常用30%的FeCl₃溶液腐蝕附在絕緣板上的銅箔制造印刷電路板，取其腐蝕后的廢液，加入一定量的鐵粉后，若無固體剩余，則反應(yīng)后的溶液中肯定有的離子是Fe²⁺、Cu²⁺；若有紅色固體，則反應(yīng)后的溶液中肯定沒有的離子是Fe³⁺，檢驗該離子的試劑為KSCN溶液．
（2）將少量銅絲放入適量的稀硫酸中，溫度控制在50℃-60℃，加入H₂O₂，反應(yīng)一段時間后可制得硫酸銅，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，
（3）實驗室利用硫酸廠燒渣（主要成分是Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂）制備綠礬（FeSO4.7H₂O），測定產(chǎn)品中綠礬含量的實驗步驟：
a．稱取5.7g產(chǎn)品，溶解，配成250mL溶液；
b．量取25mL待測液于錐形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01mol•L^-1KMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液的體積為40mL．
根據(jù)上述步驟回答下列問題：
①滴定時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為（完成并配平離子反應(yīng)方程式）
5Fe²⁺+1Mn${O}_{4}^{-}$+（8）H⁺═5Fe³⁺+1Mn²⁺+（4）H₂O
②用硫酸酸化的KMnO₄溶液滴定至終點的標(biāo)志是滴入最后一滴酸性KMnO₄時，溶液呈淡紫色，半分鐘內(nèi)不褪色．
③上述產(chǎn)品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.975（或97.5%）．
（4）鐵氰化鉀 K₃[Fe（CN）₆]和亞鐵氰化鉀K₄[Fe（CN）₆]的混合溶液可用于太陽能電池的電解液，該太陽能電池的工作原理示意圖如圖所示，其中催化劑a為負(fù)極，電極反應(yīng)式為[Fe（CN）₆]^4--e^-=[Fe（CN）₆]^3-．

Answer 1

分析 （1）銅與氯化鐵反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵，反應(yīng)方程式為：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，加入一定量的鐵粉后，若無固體剩余，發(fā)生2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；若有紅色固體，發(fā)生2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；
（2）根據(jù)H₂O₂的氧化性，在酸性條件下雙氧水可以把銅氧化成二價銅離子；
（3）①根據(jù)在酸性條件下反應(yīng)，反應(yīng)物一定有氫離子，然后根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒配平方程式；
②根據(jù)反應(yīng)結(jié)束時滴入高錳酸鉀溶液溶液后顏色變化判斷滴定終點；
③根據(jù)反應(yīng)方程式及高錳酸鉀的物質(zhì)的量計算出產(chǎn)品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）由圖可知，電子從負(fù)極流向正極，則a為負(fù)極，b為正極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，陽離子向正極移動，以此來解答．

解答 解：（1）銅與氯化鐵反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵，反應(yīng)方程式為：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，加入一定量的鐵粉后，若無固體剩余，發(fā)生2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，則溶液中的陽離子為Fe²⁺、Cu²⁺；若有紅色固體，發(fā)生2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，則溶液中肯定沒有的離子是Fe³⁺，檢驗Fe³⁺選擇KSCN溶液，觀察是否出現(xiàn)血紅色，若無血紅色出現(xiàn)，證明不含，
故答案為：Fe²⁺、Cu²⁺；Fe³⁺； KSCN溶液；
（2）少量銅絲放入適量的稀硫酸中銅絲不與稀硫酸反應(yīng)，但加入H₂O₂后由于雙氧水具有強(qiáng)氧化性，在酸性條件下可以把銅氧化成二價銅離子，所以方程式為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，
故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（3）①用硫酸酸化的0.01mol/L KMnO₄溶液，所以反應(yīng)物中一定有氫離子，高錳酸根離子化合價由+7變?yōu)?2，降低了5價，亞鐵離子與+2變?yōu)?3，升高了1價，所以高錳酸根離子系數(shù)為1、亞鐵離子系數(shù)為5，根據(jù)電荷守恒、質(zhì)量守恒配平氫離子、水，配平后的方程式為：5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+1Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5；1；8；H⁺；5；1；4；H₂O；
②當(dāng)亞鐵離子與高錳酸鉀離子完全反應(yīng)后，再滴入一滴高錳酸鉀溶液，溶液會呈淡紫色，據(jù)此判斷滴定終點，
故答案為：滴定最后一滴酸性KMnO₄時溶液呈淡紫色，半分鐘內(nèi)不褪色；
③25mL待測液消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.01mol/L×0.04L=0.0004mol，
5.7g產(chǎn)品配成250mL溶液消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.0004mol×$\frac{250}{25}$=0.004mol，
根據(jù)反應(yīng)：5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，硫酸亞鐵的物質(zhì)的量為：0.004mol×5=0.02mol，
所以樣品中含有的FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量為：278g/mol×0.02mol=5.56g，
FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{5.56g}{5.7g}$×100%≈97.5%，
故答案為：0.975或97.5%．
（4）由圖可知，電子從負(fù)極流向正極，則a為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，可知催化劑a表面發(fā)生反應(yīng)電極反應(yīng)為Fe（CN）₆^4--e^-═Fe（CN）₆^3-，
故答案為：負(fù)；Fe（CN）₆^4--e^-═Fe（CN）₆^3-．

點評 本題考查金屬及化合物的綜合應(yīng)用，為高頻考點，涉及氧化還原反應(yīng)計算、離子反應(yīng)、離子檢驗及原電池的應(yīng)用等，注重化學(xué)反應(yīng)原理的分析與應(yīng)用能力的考查，題目難度中等．