Question

（2013?浙江模擬）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：
（1）用下列實驗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為

a、e、d、b、c、g、f

（填儀器接口的字母編號）
②該實驗還存在不足之處，應如何改進？

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）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：

FeCl₂

；假設③：

FeCl₃ 和FeCl₂ 混合物

．
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溶液色 不褪色	固體物質中不含______

由此得出結論：假設

①

成立（填序號①②③）．
（3）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

AD

（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．該過程中甲池負極的電極反應式是

CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O

，若乙池中裝入廢液500mL，當陰極增重3.2g時，停止通電，此時陽極產生氣體的體積（標準狀況）為

1.12L

（假設氣體全部逸出）．

Answer 1

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，洗氣裝置導氣管是長進短出；收集氣體需要用向上排氣法收集，導氣管長進短出；
（2）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；
（3）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；
（4）甲池是甲烷燃料電池，燃料失電子在負極發生氧化反應，乙池為電解池，依據電路中電子守恒結合電極反應計算；

解答：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，洗氣裝置導氣管是長進短出；收集氣體需要用向上排氣法收集，導氣管長進短出；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；
（3）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．
（4）通入甲烷的一端為原電池的負極失電子發生氧化反應，電極反應為：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，陰極電極反應為：
Cu²⁺+2e^-=Cu，當陰極增重3.2g是銅物質的量為0.05mol，電子轉移為0.1mol，停止通電，陽極電極反應氯離子失電子生成氯氣，電極反應2Cl^--2e^-=Cl₂↑，此時陽極產生氣體的體積為0.05mol，標準狀況下體積=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，1.12L；

點評：本題考查了氯氣實驗室制備和氣體凈化實驗方法，物質檢驗實驗設計和試劑選擇，原電池電極反應和電解原理的應用和計算，題目難度中等．