Question

根據(jù)下列流程處理廢舊電路板來回收金屬Cu，并制得高鐵酸鉀（K₂FeO₄）．據(jù)此回答問題：

（1）試劑a為

 

，試劑b為

 

（填寫所選試劑代號）
A．濃硫酸     B．硫酸鐵溶液    C．氯水     D．H₂O₂和稀硫酸       E．Fe
（2）加入過量試劑c，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

；溶液Z中金屬離子可能有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，檢驗Fe³⁺的試劑為

 

（填化學(xué)式）；欲測定溶液Z中Fe²⁺的濃度，需要用（填儀器名稱）

 

配制一定濃度的KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液．在滴定時KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)加入到

 

（填“酸式”或“堿式”）滴定管中．
（3）K₂FeO₄是強(qiáng)氧化劑，與水發(fā)生反應(yīng)：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-，產(chǎn)生11.2L（標(biāo)況）O₂時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

．K₂FeO₄與FeCl₃相比，凈水效果更好的是

 

，理由是

 

．
（4）高鐵電池是一種新型可充電電池，總反應(yīng)為：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O

放電

充電

 3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH，該電池放電時正極反應(yīng)式是：

 

．

Answer 1

分析：（1）試劑a要滿足可以把銅單質(zhì)氧化生成硫酸銅、不引入關(guān)鍵雜質(zhì)離子（例如Fe²⁺、Fe³⁺）且不污染環(huán)境等條件．由已知終端產(chǎn)物金屬銅和硫酸鐵溶液反推可知固體X和溶液Y，從而確定試劑b；
（2）由CuSO₄溶液和溶液Y（FeSO₄溶液）可知試劑c為硫酸鐵溶液，KMnO₄溶液可腐蝕橡膠；
（3）3O₂～4FeO₄^2-～4Fe（OH）₃～4×3e^-，計算出O₂的物質(zhì)的量代入比例式即可，K₂FeO₄除與水反應(yīng)生成4Fe（OH）₃（膠體）之外，還具有強(qiáng)氧化性；
（4）該電池放電時正極反應(yīng)式為總反應(yīng)式放電方向的還原反應(yīng)部分．

解答：解：（1）試劑a要滿足可以把銅單質(zhì)氧化生成硫酸銅、不引入關(guān)鍵雜質(zhì)離子（例如Fe²⁺、Fe³⁺）且不污染環(huán)境等條件，廢舊電路板與試劑a反應(yīng)能夠生成硫酸銅溶液的有A、B、D三種試劑，但A濃硫酸與銅反應(yīng)就需要加熱，而且反應(yīng)還會產(chǎn)生SO₂污染空氣，B硫酸鐵溶液與銅反應(yīng)會產(chǎn)生Fe²⁺、Fe³⁺雜質(zhì)離子；由已知硫酸鐵溶液反推可知溶液Y為FeSO₄溶液，由CuSO₄溶液與試劑b反應(yīng)生成FeSO₄溶液和固體X不難推出試劑b為Fe，固體X為銅和過量鐵粉，
故答案為：D；E；
（2）由CuSO₄溶液和溶液Y（FeSO₄溶液）可知試劑c為硫酸鐵溶液，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；Fe³⁺與SCN^-反應(yīng)生成紅色的Fe（SCN）₃，通常用KSCN溶液來檢驗Fe³⁺；一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制實驗用到的主要儀器就是容量瓶，KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，可腐蝕橡膠管，所以強(qiáng)氧化性及酸性溶液應(yīng)加入酸式滴定管，
故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；KSCN；容量瓶；酸式；
（3）氧氣的物質(zhì)的量n═

V

Vm

═

11.2L

22.4L/mol

═0.5mol，據(jù)3O₂～4FeO₄^2-～4Fe（OH）₃～4×3e^-可得轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：0.5mol×

4×3

3

═2mol；FeCl₃凈水是由于Fe³⁺生成Fe（OH）₃膠體，F(xiàn)e（OH）₃膠體能吸附水中的懸浮物而達(dá)到凈水目的，K₂FeO₄除與水反應(yīng)生成Fe（OH）₃（膠體）之外，還具有強(qiáng)氧化性，可以殺菌消毒，
故答案為：2mol； K₂FeO₄；高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有強(qiáng)氧化性，在凈水的同時還能殺菌消毒；
（4）該電池放電時負(fù)極電極反應(yīng)式為：3Zn-6e^-+6OH^-=3Zn（OH）₂，總反應(yīng)離子方程式減去負(fù)極電極反應(yīng)式，化簡化學(xué)計量數(shù)得正極電極反應(yīng)式為：FeO₄^2-+4H₂O+3e^-=Fe（OH）₃+5OH^-，
故答案為：FeO₄^2-+4H₂O+3e^-=Fe（OH）₃+5OH^-．

點評：本題考查銅、鐵及其重要化合物、Fe³⁺檢驗、容量瓶滴定管的使用、凈水原理、轉(zhuǎn)移電子的計算、電極反應(yīng)式的書寫等知識，考查綜合全面，熟知銅、鐵單質(zhì)及其離子的轉(zhuǎn)化是解題關(guān)鍵，轉(zhuǎn)移電子的計算和正極電極反應(yīng)式的書寫是難點．