Question

類比是化學學習中常用的方法之一，已知硝酸能把鐵氧化成 Fe ( NO₃)₃、，但當鐵過量時，產物是 Fe ( NO₃ ) ₂ 。某同學受此啟發，提出一個相似的觀點：氯氣與鐵粉反應，當 C1₂ 足量時生成 FeC1₃ , 當鐵粉過量時產物是 FeCl₂。為驗證該觀點是否正確，該同學將一根細的純鐵絲分別在足量和少量的 C1₂ 中點燃，取其表面生成物并分別編號為 A、B ，然后通過實驗確定其成分。探究過程如下：

( 1 ）提出假設： A 是 FeCl₃, B 是 FeCl ₂。

( 2 ）設計實驗方案：分別取 A、B 的溶液均進行以下實驗，但實驗現象相同。請填寫下表中的相應空格。

( 3 ）根據上述實驗結論，寫出 C1₂ 與鐵粉加熱時發生反應的化學方程式：

_________________________________________________________________。

( 4 ）為進一步探究 FeC1₃ 溶液的性質，他又利用 A 溶液做了如下一些實驗，其中明顯錯誤的是____________________。

A．將 A 溶液滴入沸水中，并繼續加熱得到紅褐色液體，該液體能產生丁達爾現象

B．向 A 溶液中加入少量鐵粉，鐵粉溶解，溶液顏色加深

C．在 A 溶液中滴加 Na OH 濃溶液，出現紅褐色沉淀

D．將 A 溶液加熱蒸干并灼燒，得到 FeC1₃ 固體

( 5 ）實際應用：

FeCl₃溶液常作印刷電路銅板腐蝕劑，腐蝕后的廢液中含有 FeC1₃、FeCl₂、CuCl₂，某研究性學習小組的同學們設計了兩種從廢液中回收 Cu的方案：

方案1：向廢液中加人過量的鐵粉，充分反應后，過濾。在所得濾渣中加人足量的鹽酸，充分反后，再過濾即得到銅。方案 1 中涉及的四種陽離子的氧化性由強到弱的順序為：

_____________________________________。

方案2 ：在廢液中加人適量的鹽酸調節溶液的 pH = 1 ，用銅和石墨作電極進行電解。當觀察到陰極上有少量氣泡產生時，即停止電解，這時要回收的 Cu 已全部析出。方案 2 中銅作_________極，所發生的電極反應為（若有多個電極反應，請按照反應發生的先后順序全部寫出）___________________________________________________

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，主要表現為：_____________________________________________________。

Answer 1

（2）溶液變紅色（1分） FeCl₂ ( 1 分） ( 3 ) 2Fe十3Cl₂2FeCl₃ ( l 分）

( 4 ) BD (2分） ( 5 ）方案 1 : Fe³⁺ ＞Cu²⁺ > H ⁺ > Fe²⁺ ( l 分）

方案 2 ：陰（ l 分） 2Fe ³⁺＋ 2e ^一＝ 2Fe²⁺ ;

Cu²⁺ + 2e ^一＝Cu ( l 分）;

2H ⁺ + 2e^一＝H₂ ↑； ( l 分）

① 污染性氣體 C1₂ 產生（ l 分） ② 使用了電解裝置，成本較高等。（ l 分）

解析:

Fe³⁺遇 SCN^一變紅色。 Fe²⁺能使 KMnO₄ 溶液褪色； FeC1₃ 溶液加人鐵粉，將三價鐵還原為二價鐵，顏色變淺； FeC1₃溶液加熱蒸干最后得到的是三氧化二鐵， ( 5 ）向廢液中加人過量的鐵粉，鐵粉首先和三價鐵離子反應，將其轉化為二價鐵離子，然后和銅離子反應，再加人鹽酸，鹽酸和過量的鐵粉反應生成二價鐵離子，由此知四種離子的氧化性由強到弱的順序為Fe³⁺ ＞Cu²⁺ > H⁺ ＞Fe²⁺，方案 2 中用銅作陰極，電極上的反應為 2Fe³⁺＋2e^一＝ 2Fe²⁺ ，然后 Cu²⁺＋2e^一＝Cu , 2H⁺十2e^一＝H ₂↑ , 不足之處，陽極會產生氯氣污染，會消耗大量的電能等。