Question

鐵是重要的常見金屬材料,也是人類較早使用的金屬之一。請運(yùn)用鐵及其化合物的知識，完成下列問題。
（1）鐵路大提速后，為將短鐵軌焊接成長鐵軌，可在鐵軌接口處加入四氧化三鐵和鋁粉的混合物，用鎂條引燃發(fā)生反應(yīng)，寫出發(fā)生置換反應(yīng)的化學(xué)方程式并用單線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移__________________；
（2）向20mL的沸蒸餾水中逐滴滴加5～6滴0.1mol/L的FeCl₃溶液，繼續(xù)煮沸沒有觀察到透明的紅褐色現(xiàn)象，請問此時(shí)分散系中粒子直徑的范圍是______nm，判斷的依據(jù)是_________________________；
（3）電子工業(yè)常用30%的FeCl₃溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅，制造印刷電路板，請寫出FeCl₃溶液與銅反應(yīng)的離子方程式：_________________________。
（4）某校同學(xué)為測定FeCl₃腐蝕銅后所得溶液的組成，提出如下假設(shè)：
a.只含________________________（填寫溶質(zhì)化學(xué)式）。
b.可能組成為___________________（填寫溶質(zhì)化學(xué)式）。
（5）欲從廢腐蝕液中回收銅，并重新獲得FeCl₃溶液，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下：

請寫出上述實(shí)驗(yàn)中加入或生成的有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式：
①__________ ③_____________④___________

Answer 1

（1）
（2）＜1 nm，膠體粒子粒徑在1～100nm之間，該實(shí)驗(yàn)沒有制備出膠體，因此粒徑在此范圍。
（3）2Fe³⁺+ Cu＝2Fe²⁺ +Cu²⁺。  （4）a . FeCl₂、CuCl₂；b. FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂
（5）① Fe ③ Fe、Cu ④ HCl

試題分析：（1）鋁是活潑的金屬，能和四氧化生鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成鐵和氧化鋁。在反應(yīng)中鋁元素的化合價(jià)從0價(jià)升高到＋3價(jià)，失去3個電子。四氧化生鐵中鐵元素的化合價(jià)從＋價(jià)降低到0價(jià)，所以根據(jù)電子的得失守恒可知，其電子轉(zhuǎn)移的表示方法為。
（2）向20mL的沸蒸餾水中逐滴滴加5～6滴0.1mol/L的FeCl₃溶液，繼續(xù)煮沸沒有觀察到透明的紅褐色現(xiàn)象，這說明反應(yīng)中沒有得到氫氧化鐵膠體。由于膠體粒子粒徑在1～100nm之間，該實(shí)驗(yàn)沒有制備出膠體，所以此時(shí)分散系中粒子直徑的范圍是＜1nm。
（3）鐵離子具有氧化性，能把銅氧化生成銅離子，而鐵離子被還原為亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+ Cu＝2Fe²⁺ +Cu²⁺。
（4）根據(jù)化學(xué)方程式2FeCl₃＋Cu＝2FeCl₂＋CuCl₂可知，反應(yīng)后的溶液中溶質(zhì)的可能組成是：a、如果恰好反應(yīng)，則溶質(zhì)是FeCl₂、CuCl₂；b、如果氯化鐵過量，則溶質(zhì)是FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂。
（5）鐵的金屬性強(qiáng)于銅，則要從溶液中中得到銅，需要加入金屬鐵置換出銅，即①是Fe，②是氯化亞鐵；加入的鐵是過量的，則得到的濾渣是鐵和銅的混合物。要分離出銅，需要加入鹽酸溶解鐵，過濾、洗滌后得到銅，即④是鹽酸，⑤是氯化亞鐵和鹽酸的混合物。將②與⑤混合通入氯氣將氯化亞鐵氧化生成氯化鐵即可。