Question

（14分）某中学化学课外活动小组欲探究铁在氯气中燃烧产物的成份、性质和用途，设计了如下实验步骤：

（1）用下列实验装置制取干燥纯净的氯气

①制备并收集得到干燥纯净的氯气，上述各装置按气流从左到右方向连接顺序为

             （填仪器接口的字母编号）

②该实验还存在不足之处，应如何改进？                                  

（2）某同学将一定量铁粉与Cl₂恰好完全反应得到一固体物质a，然后通过实验确定其成分。探究过程如下：

①提出假设：（请把下列假设补充完整）

假设①：该固体物质是FeCl₃；假设②：               ；假设③：               。

②设计实验方案：

取少量固体物质a于烧杯中，加适量水溶解，然后取两份a溶液分别进行实验，实验现象与结论如下表，请在表格内的横线处填空。

实验方法	实验现象	结论
在溶液中加 KSCN溶液		固体物质中有FeCl3
向a溶液中滴加 酸性KMnO4溶液	KMnO4溶液紫色 不褪色	固体物质中不含______

由此得出结论：假设      成立（填序号①②③）。

（3）为进一步探究物质a的性质，他们又利用a溶液做了如下一些实验，其中现象、结论均正确的是_____________（填写序号）

A．向氢氧化镁悬浊液中滴加a溶液出现红褐色沉淀，证明Fe(OH)₃溶解度小于Mg(OH)₂溶解度

B．向a溶液中加入少量铁粉，铁粉溶解，溶液颜色由浅绿色变成黄色

C．向沸水中滴加a的饱和溶液，立即出现红褐色沉淀

D．将a溶液加热蒸干并灼烧，得到Fe₂O₃固体

（4）a溶液常作印刷电路铜板的腐蚀剂，得到含有Cu²⁺等的废液，有人提出可以利用如右图的装置从得到的废液中提炼金属铜。该过程中甲池负极的电极反应式是          ，若乙池中装入废液500mL，当阴极增重3.2g时，停止通电，此时阳极产生气体的体积

（标准状况）为         （假设气体全部逸出）。

Answer

（14分）（1）①aedbcgf （2分）     ②在C后接NaOH溶液尾气处理装置（1分）

（2）（1）FeCl2（1分）；FeCl3和FeCl2的混合物（1分）

（2）

实验方法

实验现象

结论

在溶液中加

KSCN溶液

溶液为红色（1分）

固体物质中有FeCl3

向a溶液中滴加

酸性KMnO4溶液

KMnO4溶液紫色

不褪色

固体物质中不含 FeCl2（1分）

由此得出结论：假设   ①   结论成立（1分）

（3）A D（2分）  （4）（2分），1.12L（2分）

【解析】(1)①由于浓盐酸易挥发，所以生成的氯气中含有氯化氢，可以通过饱和食盐水除去。干燥氯气可以浓硫酸。由于氯气的密度大于空气的，所以应该用向下排空气发收集，即正确的顺序是aedbcgf 。

②由于氯气是有毒气体，应该有尾气处理装置，即在C后接NaOH溶液尾气处理装置。

（2）①由于铁元素有两种价态＋2价和＋3价，所以假设2和3分别是FeCl2；FeCl3和FeCl2的混合物。

②在溶液中铁离子能和KSCN溶液发生反应，使溶液显红色；酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化亚铁离子。由于实验中酸性高锰酸钾溶液不褪色，说明固体中不存在氯化亚铁，因此假设①是正确的。

（3）根据沉淀转化的特点：向溶解度更小的方向转化可知，选项A正确；B不正确，氯化亚铁在溶液中显浅绿色，因此实验现象应该是溶液颜色由黄色变成浅绿色；C不正确，得到的是氢氧化铁胶体；氯化铁水解，加热促进水解，且氯化氢极易挥发，实验最终得到的是氢氧化铁，灼烧得到氧化铁，D正确，答案选AD。

（4）原电池中负极失去电子，所以甲烷在负极通入。由于电解质是氢氧化钾，因此负极反应式是。电解池中阴极铜离子放电，阳极Cl－放电，电极反应式分别是Cu2＋＋2e－=Cu、2Cl－－2e－=Cl2↑。生成铜是3.2g，转移电子是0.1mol，所以生成氯气是0.05mol，标准状况下的体积是0.05mol×22.4L/mol＝1.12L。