Question

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

Ⅱ．某同學將一定量鐵粉與Cl₂恰好完全反應得到一固體物質a，然后通過實驗確定其成分．探究過程如下：
（1）提出假設：（請把下列假設補充完整）
假設①：該固體物質是FeCl₃；假設②：______；假設③：______．
（2）設計實驗方案：
取少量固體物質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，實驗現象與結論如下表，請在表格內的橫線處填空．

實驗方法	實驗現象	結論
在溶液中加 KSCN溶液	______	固體物質中有FeCl3
向a溶液中滴加 酸性KMnO4溶液	KMnO4溶液紫色 不褪色	固體物質中不含______

由此得出結論：假設______成立（填序號①②③）．
Ⅲ．為進一步探究物質a的性質，他們又利用a溶液做了如下一些實驗，其中現象、結論均正確的是______（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，立即出現紅褐色沉淀
D．將a溶液加熱蒸干并灼燒，得到Fe₂O₃固體
IV．a溶液常作印刷電路銅板的腐蝕劑，寫出發生反應的離子方程式______．活動小組的同學們又設計了兩種從上述廢液中回收Cu的方案：
方案1：設計流程圖如下：

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節溶液的pH=1，用銅和石墨作電極進行電解，銅作______極．當觀察到陰極有少量氣泡產生時，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）根據類比法，結合鐵和硝酸反應的產物，產物可能為FeCl₂、FeCl₃或FeCl₃和FeCl₂的混合物，
故答案為：FeCl₃；FeCl₃和FeCl₂；
（2）固體物質中有FeCl₃，在溶液中加入KSCN溶液，溶液應變紅，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，即不含FeCl₂；證明假設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溶液出現紅褐色沉淀，依據沉淀轉化原理，反應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，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生成亞鐵離子和銅離子，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+Cu²⁺=2Fe³⁺+Cu；依據流程分析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；在氧化還原反應中氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性，該反應能證明三價鐵的氧化性強于銅離子，根據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為：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，在陽極上放電的是氯離子，產生氯氣，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產生；使用了電解裝置，成本較高等．
分析：Ⅰ、依據裝置圖分析，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）根據類比法，結合鐵和硝酸反應的產物，產物可能為FeCl₂、FeCl₃或二者的混合物；
（2）固體物質中有FeCl₃，在溶液中加入KSCN溶液，溶液應變紅，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；
Ⅲ、a通過實驗驗證為FeCl₃，
A、依據沉淀轉化原理是向更難溶的方向進行；
B、鐵和三價鐵之間反應生成亞鐵離子；
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，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生成亞鐵離子和銅離子，在氧化還原反應中氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性；根據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，氯氣和鐵反應產物實驗分析探究實驗設計，電極原理應用，題目難度中等．