Question

某中學(xué)化學(xué)課外活動(dòng)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(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）用下列實(shí)驗(yàn)裝置制取干燥純凈的氯氣

①制備并收集得到干燥純凈的氯氣，上述各裝置按氣流從左到右方向連接順序?yàn)開_____（填儀器接口的字母編號(hào)）
②該實(shí)驗(yàn)還存在不足之處，應(yīng)如何改進(jìn)？______
（2）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(shí)驗(yàn)確定其成分．探究過程如下：
①提出假設(shè)：（請(qǐng)把下列假設(shè)補(bǔ)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(jì)實(shí)驗(yàn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論如下表，請(qǐng)?jiān)诒砀駜?nèi)的橫線處填空．

實(shí)驗(yàn)方法	實(shí)驗(yàn)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(hào)①②③）．
（3）為進(jìn)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(shí)驗(yàn)，其中現(xiàn)象、結(jié)論均正確的是______（填寫序號(hào)）
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Fe（OH）₃溶解度小于Mg（OH）₂溶解度
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
（4）a溶液常作印刷電路銅板的腐蝕劑，得到含有Cu²⁺等的廢液，有人提出可以利用如圖的裝置從得到的廢液中提煉金屬銅．該過程中甲池負(fù)極的電極反應(yīng)式是______，若乙池中裝入廢液500mL，當(dāng)陰極增重3.2g時(shí)，停止通電，此時(shí)陽極產(chǎn)生氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為______（假設(shè)氣體全部逸出）．

Answer 1

解：（1）①制備并收集得到干燥純凈的氯氣，氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，需要通過洗氣瓶除去，先用飽和食鹽水除去氯化氫，再通過濃硫酸吸收水蒸氣得到干燥氯氣，洗氣裝置導(dǎo)氣管是長(zhǎng)進(jìn)短出；收集氣體需要用向上排氣法收集，導(dǎo)氣管長(zhǎng)進(jìn)短出；連接順序是a、e、d、b、c、g、f；故答案為：a、e、d、b、c、g、f；
②氯氣有毒污染空氣，需要在裝置的最后連接裝有氫氧化鈉溶液的尾氣吸收裝置；
故答案為：裝置的最后需要連接裝有氫氧化鈉溶液的尾氣吸收裝置；
（2）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；
（3）a通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jìn)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(jià)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(cuò)誤；
C、三價(jià)鐵在沸水中水解生成氫氧化鐵膠體，故C錯(cuò)誤；
D、溶液加熱蒸干，水解生成的氯化氫揮發(fā)，三價(jià)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．
（4）通入甲烷的一端為原電池的負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，若乙池中裝入廢液500mL，得到的廢液中提煉金屬銅，陰極電極反應(yīng)為：
Cu²⁺+2e^-=Cu，當(dāng)陰極增重3.2g是銅物質(zhì)的量為0.05mol，電子轉(zhuǎn)移為0.1mol，停止通電，陽極電極反應(yīng)氯離子失電子生成氯氣，電極反應(yīng)2Cl^--2e^-=Cl₂↑，此時(shí)陽極產(chǎn)生氣體的體積為0.05mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，1.12L；
分析：（1）①制備并收集得到干燥純凈的氯氣，氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，需要通過洗氣瓶除去，先用飽和食鹽水除去氯化氫，再通過濃硫酸吸收水蒸氣得到干燥氯氣，洗氣裝置導(dǎo)氣管是長(zhǎng)進(jìn)短出；收集氣體需要用向上排氣法收集，導(dǎo)氣管長(zhǎng)進(jìn)短出；
（2）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)；
（3）a通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為FeCL₃
A、依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化原理是向更難溶的方向進(jìn)行；
B、鐵和三價(jià)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(jià)鐵離子易水解生成紅褐色沉淀；
（4）甲池是甲烷燃料電池，燃料失電子在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，乙池為電解池，依據(jù)電路中電子守恒結(jié)合電極反應(yīng)計(jì)算；
點(diǎn)評(píng)：本題考查了氯氣實(shí)驗(yàn)室制備和氣體凈化實(shí)驗(yàn)方法，物質(zhì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和試劑選擇，原電池電極反應(yīng)和電解原理的應(yīng)用和計(jì)算，題目難度中等．