Question

9．電子工業(yè)常用30%的FeCl₃溶液腐蝕敷在絕緣板上的印刷電路板銅箔．某工程師為了從使用過的腐蝕廢液中回收銅，并重新獲得FeCl₃溶液，準(zhǔn)備采用圖1流程：

（1）寫出流程①中回收金屬銅時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．請根據(jù)上述反應(yīng)設(shè)計一個原電池，在方框2中畫出簡易裝置圖（標(biāo)出相應(yīng)電極名稱、電極材料、電解質(zhì)溶液）．
（2）寫出圖流程③相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃．
（3）如圖為3相互串聯(lián)的甲、乙兩個電解池（電極都是惰性電請回答：
①寫出兩電解池中的電解反應(yīng)方程式：
甲2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．乙2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH
②若甲槽陰極增重12.8g，則乙槽陽極放出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L．
③若乙槽剩余液體為400mL，則電解后得到堿液的物質(zhì)的量濃度為1mol/L．

Answer 1

分析 腐蝕廢液中含有氯化銅、氯化亞鐵，加入過量的鐵可以和氯化銅反應(yīng)生成金屬銅和氯化亞鐵，故A為Fe，經(jīng)①所得濾液是氯化亞鐵，濾渣是金屬銅和過量的鐵，銅不能鹽酸反應(yīng)，而金屬鐵可以，加入過量B為鹽酸可以將銅分離，得到的濾液為氯化亞鐵，濾液合并后通入氯氣，能將亞鐵離子氧化為三價鐵，以此（1）（2）；
（3）圖示是兩個串聯(lián)的電解池，依據(jù)電源判斷A為陰極，B為陽極，F(xiàn)e為陰極，C為陽極；
①電解硫酸銅溶液生成銅、陽極和硫酸，電解氯化鈉溶液生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉；
②甲池是精煉銅，增重12.8g是銅的質(zhì)量，根據(jù)電解反應(yīng)過程中電極上的電子守恒計算；
③依據(jù)析出銅的物質(zhì)的量結(jié)合電子守恒計算生成的氫氧化鈉的物質(zhì)的量，來計算濃度．

解答 解：（1）流程①中回收金屬銅時，涉及反應(yīng)為鐵與氯化銅的反應(yīng)，離子方程式為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，如將該反應(yīng)涉及成原電池，則鐵為負(fù)極，正極可用碳棒，電解質(zhì)溶液為硫酸銅，裝置為，
故答案為：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；；
（2）流程③為氯氣和氯化亞鐵的反應(yīng)，方程式為2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃，故答案為：2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃．
（3）①電解硫酸銅溶液生成銅、氧氣和硫酸，電解方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，電解氯化鈉溶液生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉，電解方程式誒，
故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；
②甲池是精煉銅，增重12.8g是銅的質(zhì)量，物質(zhì)的量為0.2mol，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.4mol；根據(jù)電解反應(yīng)過程中電極上的電子守恒計算可知；乙槽陽極電極反應(yīng)為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑放出氣體物質(zhì)的量為0.2mol；在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L；
故答案為：4.48L；
③依據(jù)析出銅的物質(zhì)的量為0.2mol，電子轉(zhuǎn)移為0.4mol，結(jié)合電子守恒和水電離出的氫離子和氫氧根離子守恒計算生成的氫氧化鈉的物質(zhì)的量來計算濃度；電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑；減少氫離子物質(zhì)的量為0.4mol，溶液中增多氫氧根離子物質(zhì)的量為0.4mol，常溫下若乙槽剩余液體為400mL，則電解后得到堿液的物質(zhì)的量濃度為1mol/L；
故答案為：1mol/L．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)工藝流程、原電池等，側(cè)重于學(xué)生的分析能力以及元素化合物知識的綜合理解和運(yùn)用的考查，注意把握原電池的工作原理，電極判斷方法，電極反應(yīng)的書寫，電子守恒的計算應(yīng)用，串聯(lián)的電解池，電極的分析判斷，電路中電子守恒是解題關(guān)鍵．難度不大．