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，用鎂條引燃發生反應，寫出發生置換反應的化學方程式并用單線橋法標出電子轉移__________________；
（2）向20mL的沸蒸餾水中逐滴滴加5～6滴0.1mol/L的FeCl₃溶液，繼續煮沸沒有觀察到透明的紅褐色現象，請問此時分散系中粒子直徑的范圍是______nm，判斷的依據是_________________________；
（3）電子工業常用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溶液與銅反應的離子方程式：_________________________。
（4）某校同學為測定FeCl₃腐蝕銅后所得溶液的組成，提出如下假設：
a.只含________________________（填寫溶質化學式）。
b.可能組成為___________________（填寫溶質化學式）。
（5）欲從廢腐蝕液中回收銅，并重新獲得FeCl₃溶液，設計實驗方案如下：

請寫出上述實驗中加入或生成的有關物質的化學式：
①__________ ③_____________④___________

Answer 1

（1）
（2）＜1 nm，膠體粒子粒徑在1～100nm之間，該實驗沒有制備出膠體，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，能和四氧化生鐵發生鋁熱反應生成鐵和氧化鋁。在反應中鋁元素的化合價從0價升高到＋3價，失去3個電子。四氧化生鐵中鐵元素的化合價從＋價降低到0價，所以根據電子的得失守恒可知，其電子轉移的表示方法為。
（2）向20mL的沸蒸餾水中逐滴滴加5～6滴0.1mol/L的FeCl₃溶液，繼續煮沸沒有觀察到透明的紅褐色現象，這說明反應中沒有得到氫氧化鐵膠體。由于膠體粒子粒徑在1～100nm之間，該實驗沒有制備出膠體，所以此時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，反應的離子方程式為2Fe³⁺+ Cu＝2Fe²⁺ +Cu²⁺。
（4）根據化學方程式2FeCl₃＋Cu＝2FeCl₂＋CuCl₂可知，反應后的溶液中溶質的可能組成是：a、如果恰好反應，則溶質是FeCl₂、CuCl₂；b、如果氯化鐵過量，則溶質是FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂。
（5）鐵的金屬性強于銅，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。