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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...

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:
Ⅰ.用下列实验装置制取纯净干燥的氯气
写出A、B中所盛放最佳化学试剂的名称____________,画出虚线框内所需装置图并标明所需试剂的名称______
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Ⅱ.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).
Ⅲ.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Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Mg(OH)2]
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
IV.a溶液常作印刷电路铜板的腐蚀剂,写出发生反应的离子方程式______.活动小组的同学们又设计了两种从上述废液中回收Cu的方案:
方案1:设计流程图如下:
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请分别写出操作①和试剂②的名称____________
方案2:在废液中加入适量的盐酸调节溶液的pH=1,用铜和石墨作电极进行电解,铜作______极.当观察到阴极有少量气泡产生时,停止电解,这时要回收的Cu已全部析出.
评价:方案2在电极上直接回收铜,操作上比方案1简便,但方案2也有不足之处,主要表现为:______
Ⅰ、依据装置图分析,实验室制备氯气含有氯化氢和水蒸气,需要除去得到纯净干燥的氯气;剩余氯气有毒污染空气,需要用氢氧化钠溶液吸收; Ⅱ、(1)根据类比法,结合铁和硝酸反应的产物,产物可能为FeCl2、FeCl3或二者的混合物; (2)固体物质中有FeCl3,在溶液中加入KSCN溶液,溶液应变红,在酸性KMnO4溶液中加入少量A,KMnO4溶液颜色无明显变化,说明不变含还原性物质; Ⅲ、a通过实验验证为FeCl3, A、依据沉淀转化原理是向更难溶的方向进行; B、铁和三价铁之间反应生成亚铁离子; C、沸水中氯化铁水解生成氢氧化铁胶体; D、溶液加热蒸干,水解生成的氯化氢挥发,三价铁离子易水解生成红褐色沉淀; Ⅳ、三价铁和金属铜之间反应生成亚铁离子和铜离子,在氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性;根据电解池的工作原理来回答. 【解析】 Ⅰ、实验室制备氯气含有氯化氢和水蒸气,需要除去得到纯净干燥的氯气,先把气体通入饱和食盐水除去氯化氢,再通入浓硫酸除去水蒸气;剩余氯气有毒污染空气,需要用氢氧化钠溶液吸收,如图为,故答案为:饱和食盐水;浓硫酸;; Ⅱ、(1)根据类比法,结合铁和硝酸反应的产物,产物可能为FeCl2、FeCl3或FeCl3和FeCl2的混合物, 故答案为:FeCl3;FeCl3和FeCl2; (2)固体物质中有FeCl3,在溶液中加入KSCN溶液,溶液应变红,在酸性KMnO4溶液中加入少量A,KMnO4溶液颜色无明显变化,说明不变含还原性物质,即不含FeCl2;证明假设①正确; 故答案为:溶液变红色;FeCl2;①; Ⅲ、a通过实验验证为FeCl3, A、向氢氧化镁悬浊液中滴加a溶液出现红褐色沉淀,依据沉淀转化原理,反应向更难溶的分析进行,证明Fe(OH)3溶解度小于Mg(OH)2溶解度;故A正确; B、铁和三价铁之间反应生成亚铁离子,溶液颜色变化为黄色变化为浅绿色;故B错误; C、三价铁在沸水中水解生成氢氧化铁胶体,故C错误; D、溶液加热蒸干,水解生成的氯化氢挥发,三价铁离子易水解生成红褐色沉淀,灼烧得到Fe2O3固体,故D正确; 故答案为:AD; IV、三价铁和金属铜之间反应生成亚铁离子和铜离子,反应的离子方程式为:2Fe3++Cu2+=2Fe3++Cu;依据流程分析①是分离固体和溶液,需要用过滤操作;加入的试剂②是溶解铁需要 稀盐酸或稀硫酸;在氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,该反应能证明三价铁的氧化性强于铜离子,根据金属活动顺序表得出Cu2+>H+>Fe2+,电解时,阳极是活泼电极时,则金属电极会溶解,阴极上有少量气泡产生时,说明金属铜做阴极,按照氧化性顺序Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+,可以得出放电的离子以及电极反应为:Fe3++e-=Fe2+,Cu2++2e-=Cu,2H++2e-=H2↑,在阳极上放电的是氯离子,产生氯气,有毒,使用了电解装置,成本较高等; 故答案:2Fe3++Cu2+=2Fe3++Cu;过滤;盐酸(或稀硫酸);阴;有污染性气体Cl2产生;使用了电解装置,成本较高等.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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