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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+
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分)
(2)(2分)
正极反应:2Fe3++2e-=2Fe2+(2分)
负极反应:Cu-2e-=Cu2+(2分)
(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)(每个步骤1分,共3分)
(4)CuO+H2SO4=CuSO4+H2O(1分)  CuSO4+Fe=FeSO4+Cu(1分);
不锈钢表面有紫红色物质生成(1分)
(评分标准:见答案,方程式若有漏写“↑”“↓”或者反应条件未写,均扣1分;若配平有误,扣2分,共14分)

解析试题分析:(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: 2Fe3++2e-=2Fe2+      负极反应: 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。
考点:氧化还原反应、电化学等基本概念与基本理论知识。

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(14分)X,Y,Z,Q,R是五种短周期元素,原子序数依次增大。X,Y两元素最高正价与最低负价代数和均为0;Q与X同主族;Z是地壳中含量最高的非金属元素,R的简单离子在同周期离子中半径最小。请回答下列问题:
(1)画出Z的原子结构示意图       ,工业上制取R单质的化学方程式为        
(2)已知,由X,Y两种元素组成的相对分子质量最小的化合物W 3.2g在氧气中完全燃烧生成稳定化合物(常温常压下)放出178.06KJ的热量,写出W燃烧的热化学方程式       
(3)由以上某些元素组成的化合物A,B,C,D有如下转化关系:(在水溶液中进行)。其中C是产生温室效应的气体;D是淡黄色固体。写出C的结构式     ;D的电子式     
①如果A,B均由三种元素组成,B为两性化合物,且不溶于水,则由A转化为B的离子方程式为        
②如果A,B均为由以上某些元素组成的盐,则A溶液显    性,原因是(用离子方程式表示)           。浓度均为0.1mol/L的A,B的溶液等体积混合,混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为                。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

取少量Fe2O3粉末(红棕色)加入适量盐酸,发生反应的化学方程式:                         ,反应后得到的溶液呈       色。用此溶液分别做如下实验:
(1)取少量溶液置于试管中,滴入几滴NaOH溶液,可观察到有红褐色沉淀生成,反应的化学方程式为                             ,此反应属于             。
(2)在小烧杯中加入20 mL蒸馏水,加热至沸腾后,向沸水中滴入几滴饱和FeCl3溶液,继续煮沸至溶液呈       色,即制得Fe(OH)3胶体。
(3)取另一只小烧杯也加入20 mL蒸馏水,向烧杯中加入1 mL FeCl3溶液,振荡均匀后,将此烧杯(编号甲)与盛有Fe(OH)3胶体的烧杯(编号乙)一起放置于暗处,分别用激光笔照射烧杯中的液体,可以看到       烧杯中的液体产生丁达尔效应。这个实验可以用来区别                                。
(4)取乙烧杯中少量Fe(OH)3胶体置于试管中,向试管中滴加一定量的稀HI溶液,边滴加边振荡,会出现一系列变化。
①先出现红褐色沉淀,随后沉淀溶解,溶液呈黄色,写出此反应的离子方程式:                              。
②最后溶液颜色加深,原因是                               。(用离子方程式表示)。
③用稀盐酸代替稀HI溶液,能出现上述哪些相同的变化现象       (写序号)。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

科研、生产中常涉及铁及其化合物
(1)实验室配制FeSO4溶液时,常向溶液中加入的物质有__________________。
(2)高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途,高铁酸钾(K2FeO4)是一种理想的水处理剂,处理水时所起的作用是________________________。
(3)高铁电池是一种新型可充电、能长时间保持稳定放电电压的电池。该电池总反应式为3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH3Zn+2K2FeO4+8H2O,该电池放电时的负极反应式为________,充电时阳极附近溶液的pH________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
(4)高炉炼铁过程中发生下列反应:
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.8 kJ/mol
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47.2 kJ/mol
③3Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+640.4 kJ/mol
请你写出用CO还原FeO固体制得Fe和CO2的热化学方程式:________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

工业上以黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料制备金属铜,有如下两种工艺。
I.火法熔炼工艺:将处理过的黄铜矿加人石英,再通人空气进行焙烧,即可制得粗铜。
(1)焙烧的总反应式可表示为:2CuFeS2 + 2SiO2+5O2=2Cu+2FeSi03+4SO2该反应的氧化剂是_____。
(2)下列处理SO2的方法,不合理的是_____

A.高空排放
B.用纯碱溶液吸收制备亚硫酸钠
C.用氨水吸收后,再经氧化制备硫酸铵
D.用BaCl2溶液吸收制备BaSO3
(3)炉渣主要成分有FeO 、Fe2O3 、SiO2 ,Al2O3等,为得到Fe2O3加盐酸溶解后,后续处理过程中,未涉及到的操作有_____。
A过滤;B加过量NaOH溶液;C蒸发结晶;D灼烧;E加氧化剂
II.FeCl3溶液浸取工艺:其生产流程如下图所示

(4)浸出过程中,CuFeS2与FeCl3溶液反应的离子方程式为 _____________。
(5)该工艺流程中,可以循环利用的物质是_____(填化学式)。
(6)若用石墨电极电解滤液,写出阳极的电极反式_____________。
(7)黄铜矿中含少量Pb,调节C1一浓度可控制滤液中Pb2+的浓度,当c(C1一)=2mo1·L-1时溶液中Pb2+物质的量浓度为__mol·L-1。[已知KSP(PbCl2)=1 x 10一5]

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O俗名摩尔盐,价格便宜,可用来净水或治疗缺铁性贫血等,是一种重要的化工原料。
(1)摩尔盐的水溶液呈      色。
(2)c(Fe2+)相同的摩尔盐和硫酸亚铁两溶液比较,物质的量浓度较大的是     。
(3)甲乙两位同学想测定一瓶摩尔盐的纯度。甲同学设计的实验装置如图1:

从上图推断甲同学想通过测定       计算摩尔盐的纯度。该方案的不足之处在于               。
(4)乙同学在甲同学的基础上做了改进,其实验装置如图2:

则B与C中的试剂分别是            和               。C中干燥管的作用是                        。乙同学称取了10.0g的摩尔盐样品,若实验完毕后测得洗气瓶及瓶内溶液共增重O.68 g,则依此数据推算这份摩尔盐的纯度为      %(答案精确到小数点后第一位)。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

某学校化学兴趣小组为探索金属回收物的综合利用,专门设计实验用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体(CuSO4·5H2O),其实验方案如下:

请回答下列问题:
(1)过滤用的玻璃仪器有________。
(2)小组成员经过检测,发现制得的绿矾不纯,试分析原因:________________________,要想由沉淀I最终制得纯度较高的绿矾,应如何改进:______________________。
(3)小组成员从资料中获知H2O2是一种绿色氧化剂,在滤渣B中加入稀硫酸和H2O2可以使B溶解,则该反应的化学方程式为______________________。
(4)有同学提出可将方案中最初溶解合金的盐酸改用烧碱,重新设计方案,也能最终制得三种物质,你认为后者方案相对于前者方案________(填“更合理” 或“不合理”),理由是__________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图。

请回答:
(1)金属铝常用来制造容器,但铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性等食物,写出铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式:_____________________________________。
石油炼制和煤的干馏产品________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
(2)在冶炼过程中,阳极材料需要定期进行更换,原因是该极材料不断被消耗,产生这种现象的原因是____________________________________(用化学方程式表示)。
(3)工业上通过电解熔融的MgCl2制取金属镁,电解反应方程式为________________。镁和铝都是活泼金属,为什么在电解冶炼过程中,一个用氯化物,一个用氧化物,请说明理由。________________________________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

二元弱酸是分步电离的,25时碳酸和草酸的如下表:

H2CO3
 
Ka1=4.3×10-7
 
H2C2O4
 
Ka1=5.6×10-2
 
Ka2=5.6×10-11
 
Ka2=5.42×10-5
 
 
(1)设有下列四种溶液:
A.0.1 mol/L的Na2C2O4溶液        B.0.1 mol/L的NaHC2O4溶液
C.0.1 mol/L的Na2CO3溶液         D.0.1 mol/L的NaHCO3溶液
其中,c(H+)最大的是_________,c(OH-)最大的是_________ 。
(2)某化学实验兴趣小组同学向用大理石和稀盐酸制备CO2后残留液中滴加碳酸钠溶液,在溶液中插人pH传感器,测得pH变化曲线如图所示。

刚开始滴人碳酸钠溶液时发生反应的离子方程式为_________,BC段发生反应的离子方程式为_____,D点时混合溶液中由水电离产生的c(H+)="_________" mol/L。

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