Question

某中學(xué)化學(xué)課外活動小組欲探究鐵在氯氣中燃燒產(chǎn)物的成份、性質(zhì)和用途，設(shè)計了如下實驗步驟：
Ⅰ．用下列實驗裝置制取純凈干燥的氯氣
寫出A、B中所盛放最佳化學(xué)試劑的名稱______、______，畫出虛線框內(nèi)所需裝置圖并標明所需試劑的名稱______．

Ⅱ．某同學(xué)將一定量鐵粉與Cl₂恰好完全反應(yīng)得到一固體物質(zhì)a，然后通過實驗確定其成分．探究過程如下：
（1）提出假設(shè)：（請把下列假設(shè)補充完整）
假設(shè)①：該固體物質(zhì)是FeCl₃；假設(shè)②：______；假設(shè)③：______．
（2）設(shè)計實驗方案：
取少量固體物質(zhì)a于燒杯中，加適量水溶解，然后取兩份a溶液分別進行實驗，實驗現(xiàn)象與結(jié)論如下表，請在表格內(nèi)的橫線處填空．

實驗方法	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
在溶液中加 KSCN溶液	______	固體物質(zhì)中有FeCl3
向a溶液中滴加 酸性KMnO4溶液	KMnO4溶液紫色 不褪色	固體物質(zhì)中不含______

由此得出結(jié)論：假設(shè)______成立（填序號①②③）．
Ⅲ．為進一步探究物質(zhì)a的性質(zhì)，他們又利用a溶液做了如下一些實驗，其中現(xiàn)象、結(jié)論均正確的是______（填寫序號）
A．向氫氧化鎂懸濁液中滴加a溶液出現(xiàn)紅褐色沉淀，證明K_sp[Fe（OH）₃]＜K_sp[Mg（OH）₂]
B．向a溶液中加入少量鐵粉，鐵粉溶解，溶液顏色由淺綠色變成黃色
C．向沸水中滴加a的飽和溶液，立即出現(xiàn)紅褐色沉淀
D．將a溶液加熱蒸干并灼燒，得到Fe₂O₃固體
IV．a(chǎn)溶液常作印刷電路銅板的腐蝕劑，寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式______．活動小組的同學(xué)們又設(shè)計了兩種從上述廢液中回收Cu的方案：
方案1：設(shè)計流程圖如下：

請分別寫出操作①和試劑②的名稱______，______．
方案2：在廢液中加入適量的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH=1，用銅和石墨作電極進行電解，銅作______極．當(dāng)觀察到陰極有少量氣泡產(chǎn)生時，停止電解，這時要回收的Cu已全部析出．
評價：方案2在電極上直接回收銅，操作上比方案1簡便，但方案2也有不足之處，主要表現(xiàn)為：______．

Answer 1

解：Ⅰ、實驗室制備氯氣含有氯化氫和水蒸氣，需要除去得到純凈干燥的氯氣，先把氣體通入飽和食鹽水除去氯化氫，再通入濃硫酸除去水蒸氣；剩余氯氣有毒污染空氣，需要用氫氧化鈉溶液吸收，如圖為，故答案為：飽和食鹽水；濃硫酸；；
Ⅱ、（1）根據(jù)類比法，結(jié)合鐵和硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物，產(chǎn)物可能為FeCl₂、FeCl₃或FeCl₃和FeCl₂的混合物，
故答案為：FeCl₃；FeCl₃和FeCl₂；
（2）固體物質(zhì)中有FeCl₃，在溶液中加入KSCN溶液，溶液應(yīng)變紅，在酸性KMnO₄溶液中加入少量A，KMnO₄溶液顏色無明顯變化，說明不變含還原性物質(zhì)，即不含F(xiàn)eCl₂；證明假設(shè)①正確；
故答案為：溶液變紅色；FeCl₂；①；
Ⅲ、a通過實驗驗證為FeCl₃，
A、向氫氧化鎂懸濁液中滴加a溶液出現(xiàn)紅褐色沉淀，依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化原理，反應(yīng)向更難溶的分析進行，證明Fe（OH）₃溶解度小于Mg（OH）₂溶解度；故A正確；
B、鐵和三價鐵之間反應(yīng)生成亞鐵離子，溶液顏色變化為黃色變化為淺綠色；故B錯誤；
C、三價鐵在沸水中水解生成氫氧化鐵膠體，故C錯誤；
D、溶液加熱蒸干，水解生成的氯化氫揮發(fā)，三價鐵離子易水解生成紅褐色沉淀，灼燒得到Fe₂O₃固體，故D正確；
故答案為：AD；
IV、三價鐵和金屬銅之間反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+Cu²⁺=2Fe³⁺+Cu；依據(jù)流程分析①是分離固體和溶液，需要用過濾操作；加入的試劑②是溶解鐵需要 稀鹽酸或稀硫酸；在氧化還原反應(yīng)中氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性，該反應(yīng)能證明三價鐵的氧化性強于銅離子，根據(jù)金屬活動順序表得出Cu²⁺＞H⁺＞Fe²⁺，電解時，陽極是活潑電極時，則金屬電極會溶解，陰極上有少量氣泡產(chǎn)生時，說明金屬銅做陰極，按照氧化性順序Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺＞Fe²⁺，可以得出放電的離子以及電極反應(yīng)為：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，在陽極上放電的是氯離子，產(chǎn)生氯氣，有毒，使用了電解裝置，成本較高等；
故答案：2Fe³⁺+Cu²⁺=2Fe³⁺+Cu；過濾；鹽酸（或稀硫酸）；陰；有污染性氣體Cl₂產(chǎn)生；使用了電解裝置，成本較高等．
分析：Ⅰ、依據(jù)裝置圖分析，實驗室制備氯氣含有氯化氫和水蒸氣，需要除去得到純凈干燥的氯氣；剩余氯氣有毒污染空氣，需要用氫氧化鈉溶液吸收；
Ⅱ、（1）根據(jù)類比法，結(jié)合鐵和硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物，產(chǎn)物可能為FeCl₂、FeCl₃或二者的混合物；
（2）固體物質(zhì)中有FeCl₃，在溶液中加入KSCN溶液，溶液應(yīng)變紅，在酸性KMnO₄溶液中加入少量A，KMnO₄溶液顏色無明顯變化，說明不變含還原性物質(zhì)；
Ⅲ、a通過實驗驗證為FeCl₃，
A、依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化原理是向更難溶的方向進行；
B、鐵和三價鐵之間反應(yīng)生成亞鐵離子；
C、沸水中氯化鐵水解生成氫氧化鐵膠體；
D、溶液加熱蒸干，水解生成的氯化氫揮發(fā)，三價鐵離子易水解生成紅褐色沉淀；
Ⅳ、三價鐵和金屬銅之間反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子，在氧化還原反應(yīng)中氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性；根據(jù)電解池的工作原理來回答．
點評：本題考查了氯氣實驗室制備方法氣體凈化，吸收方法，氯氣和鐵反應(yīng)產(chǎn)物實驗分析探究實驗設(shè)計，電極原理應(yīng)用，題目難度中等．