Question

5．實(shí)驗(yàn)室以氯化鐵腐蝕印刷電路銅板后的溶液（簡(jiǎn)稱“腐蝕廢液”）為主要原料來制備氯化鐵晶體，從而重新用作腐蝕印刷電路銅板的試劑．該制備流程如圖：
請(qǐng)回答下列問題：
（1）操作Ⅰ和操作Ⅱ相同，其中操作I加入的試劑W是鐵粉 （填寫名稱），操作Ⅱ和操作Ⅲ都使用的玻璃儀器名稱是玻璃棒，其中操作Ⅲ中該儀器的作用是攪拌．
（2）進(jìn)行操作Ⅲ前需要通人氣體V，該氣體化學(xué)式是Cl₂，若將溶液U加熱蒸干灼燒后得到的固體物質(zhì)化學(xué)式是Fe₂O₃．
（3）請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)室制取氣體V的反應(yīng)的離子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-=Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（4）若通人的V的量不足，則最后制得的氯化鐵晶體不純凈，這是因?yàn)槿芤篣中含有雜質(zhì)
FeCl₂．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證溶液U中的成分，并判斷通入的V的量是否不足取少量溶液U，加入幾滴KSCN溶液，若溶液顯血紅色，則表明溶液U中含有Fe³⁺（或FeCl₃），另取少量溶液U，加入幾滴酸性KMnO₄溶液，若KMnO₄溶液褪色，則表明溶液U中含有Fe²⁺（或FeCl₂），說明通人V的量不足，若KMnO₄溶液不褪色，說明通人V的量足夠 （簡(jiǎn)要說明實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象和結(jié)論）．供選擇的試劑：酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、氯水．
（5）幾種離子開始沉淀時(shí)的pH如下表：

離子	Cu2+	Fe2+	Mg2+
pH	5.2	7.6	10.4

當(dāng)向含相同濃度Cu²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺離子的溶液中滴加NaOH溶液時(shí)，Cu²⁺ （填離子符號(hào)）先沉淀，Ksp[Mg（OH）₂]＞Ksp[Fe（OH）₂]（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 氯化鐵腐蝕印刷電路銅板后的溶液主要成份為氯化銅、氯化亞鐵、氯化鐵，要制備氯化鐵晶體，根據(jù)流程圖可知，在“腐蝕廢液”中加入過量的鐵，則鐵將銅置換出來，將三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵離子，過濾得濾渣Y為銅和過量的鐵，濾液X為氯化亞鐵溶液，Y中加入稀鹽酸溶解單質(zhì)鐵，濾后得金屬銅和濾液Z為氯化亞鐵溶液，在X和Z兩處的氯化亞鐵溶液中通入氯氣得到U為氯化鐵溶液，所以氣體V為氯氣，氯化鐵溶液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌、干燥得氯化鐵晶體，據(jù)此答題．

解答 解：氯化鐵腐蝕印刷電路銅板后的溶液主要成份為氯化銅、氯化亞鐵、氯化鐵，要制備氯化鐵晶體，根據(jù)流程圖可知，在“腐蝕廢液”中加入過量的鐵，則鐵將銅置換出來，將三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵離子，過濾得濾渣Y為銅和過量的鐵，濾液X為氯化亞鐵溶液，Y中加入稀鹽酸溶解單質(zhì)鐵，濾后得金屬銅和濾液Z為氯化亞鐵溶液，在X和Z兩處的氯化亞鐵溶液中通入氯氣得到U為氯化鐵溶液，所以氣體V為氯氣，氯化鐵溶液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌、干燥得氯化鐵晶體，
（1）根據(jù)上面的分析可知，試劑W是鐵粉，操作Ⅱ?yàn)檫^濾，操作Ⅲ為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，都使用的玻璃儀器名稱是玻璃棒，其中操作Ⅲ中玻璃棒的作用是攪拌，
故答案為：鐵粉；玻璃棒；攪拌；
（2）根據(jù)上面的分析可知，氣體v是氯氣，化學(xué)式是Cl₂，U為氯化鐵溶液，由于鐵離子水解生成氫氧化鐵，氯化氫易揮發(fā)，促使鐵離子進(jìn)一步水解，氫氧化鐵受熱分解生成氧化鐵，所以若將氯化鐵溶液加熱蒸干灼燒后得到的固體物質(zhì)是氧化鐵，化學(xué)式是 Fe₂O₃，
故答案為：Cl₂；Fe₂O₃；
（3）實(shí)驗(yàn)室制取Cl₂的反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-=Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-=Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（4）若通人的Cl₂的量不足，則不能將氯化亞鐵全部氧化成氯化鐵，最后制得的氯化鐵晶體不純凈，這是因?yàn)槁然�鐵溶液中含有雜質(zhì)FeCl₂，驗(yàn)證溶液U中的成分，并判斷通入的V的量是否不足的實(shí)驗(yàn)操作為取少量溶液U，加入幾滴KSCN溶液，若溶液顯血紅色，則表明溶液U中含有Fe³⁺（或FeCl₃），另取少量溶液U，加入幾滴酸性KMnO₄溶液，若KMnO₄溶液褪色，則表明溶液U中含有Fe²⁺（或FeCl₂），說明通人V的量不足，若KMnO₄溶液不褪色，說明通人V的量足夠，
故答案為：FeCl₂；取少量溶液U，加入幾滴KSCN溶液，若溶液顯血紅色，則表明溶液U中含有Fe³⁺（或FeCl₃），另取少量溶液U，加入幾滴酸性KMnO₄溶液，若KMnO₄溶液褪色，則表明溶液U中含有Fe²⁺（或FeCl₂），說明通人V的量不足，若KMnO₄溶液不褪色，說明通人V的量足夠；
（5）根據(jù)題中幾種離子開始沉淀時(shí)的pH值可知，溶液中滴加NaOH溶液時(shí)，Cu²⁺先沉淀，其次是Fe²⁺，最后是Mg²⁺，由于Ksp小的物質(zhì)先沉淀，所以可知Ksp[Mg（OH）₂]＞Ksp[Fe（OH）₂]，
故答案為：Cu²⁺；＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鐵鹽、亞鐵鹽的性質(zhì)，題目難度不大，注意不同價(jià)態(tài)鐵元素之間的轉(zhuǎn)化是高考的熱點(diǎn)，注意相關(guān)知識(shí)的積累．