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Cl₂足量時生成FeCl₃，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Cl₂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FeCl₂．
（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．

實驗方法	實驗現象	結    論
分別向A、B溶液中加 KSCN溶液		固體物質中有FeCl3
分別向KMnO4溶液中 加適量A、B溶液	KMnO4溶液顏色無明顯變化	固體物質中不含

（3）根據上述實驗結論，寫出Cl₂與鐵粉加熱時發生反應的化學方程式：

 

．
（4）為進一步探究FeCl₃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NaOH濃溶液，出現紅褐色沉淀
D．將A溶液加熱蒸干并灼燒，得到FeCl₃固體
（5）實際應用：
①半導體、多媒體行業要用FeCl₃溶液做印刷電路銅板腐蝕劑，請寫出FeCl₃溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：

 

．
②腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu²⁺和Fe³⁺的濃度均為0.1mol/L，則溶液中Fe²⁺的濃度為

 

mol/L，原FeCl₃溶液中Fe³⁺的濃度為

 

mol/L．
③請參照下表給出的數據和藥品，簡述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的實驗步驟：

 

．

	氫氧化物 開始沉淀時的pH	氫氧化物 沉淀完全時的pH
Fe3+	1.9	3.2
Fe2+	7.0	9.0
Cu2+	4.7	6.7
提供的藥品：Cl2、濃H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu

④某科研人員發現劣質不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現象明顯．請從上表提供的藥品中選擇兩種（水可任選），設計最佳實驗，驗證劣質不銹鋼易被腐蝕．
有關反應的化學方程式

 

、

 

．劣質不銹鋼腐蝕的實驗現象

 

．

Answer 1

分析：（2）三價鐵離子遇到硫氰酸根顯紅色，氯氣和金屬鐵反應的產物是氯化鐵，不會生成亞鐵鹽；
（3）氯氣和金屬鐵反應的產物是氯化鐵；
（4）A、碘離子具有還原性，可以和三價鐵之間反應；
B、鐵和三價鐵之間反應生成亞鐵離子；
C、三價鐵和氫氧化鈉反應生成氫氧化鐵沉淀；
D、三價鐵離子易水解生成紅褐色沉淀；
（5）①三價鐵和金屬銅之間反應生成亞鐵離子和銅離子；
②根據反應2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺及溶液中鐵離子、銅離子的濃度計算出溶液中的亞鐵離子濃度、原溶液中三價鐵離子的濃度；
③除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，根據表中數據可以看出，氫氧化亞鐵沉淀需要的PH，銅離子完全沉淀了，所以先將亞鐵離子氧化成鐵離子，再調節PH除去鐵離子；
④劣質不銹鋼中的鐵很容易發生化學反應，根據鐵的還原性選擇試劑進行檢驗．

解答：解：（2）A是FeCl₃，B是FeCl₂，分別向A、B溶液中加KSCN溶液，只有三價鐵離子遇到硫氰酸根顯紅色，高錳酸鉀具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為黃色的三價鐵離子，
故答案為：溶液變紅色；FeCl₂；
（3）氯氣和金屬鐵反應的產物是氯化鐵，Cl₂與鐵粉加熱時發生反應的化學方程式為：2Fe+3Cl₂

△   .

FeCl₃，
故答案為：2Fe+3Cl₂

△   .

FeCl₃；
（4）A、碘離子具有還原性，可以和三價鐵之間反應生成碘單質和亞鐵離子，碘遇淀粉顯藍色，淀粉溶液是膠體，具有丁達爾現象，故A正確；
B、鐵和三價鐵之間反應生成亞鐵離子，向A溶液中加入少量鐵粉，鐵粉溶解，溶液顏色不會加深，故B錯誤；
C、三價鐵和氫氧化鈉反應生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，故C正確；
D、三價鐵離子易水解，將氯化鐵溶液加熱蒸干并灼燒，得到氧化鐵固體，故D錯誤；
故選BD；
（5）①三價鐵和金屬銅之間反應生成亞鐵離子和銅離子，反應的離子方程式是：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
②根據反應方程式：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，
                  2        2      1
溶液中的c（Fe²⁺）=2c（Cu²⁺）=0.2mol/L，
消耗的三價鐵離子c（Fe³⁺）=2c（Cu²⁺）=0.2mol/L，
原溶液中c（Fe³⁺）=0.1mol/L+0.2mol/L=0.3mol/L，
故答案為：0.2；0.3；
③氫氧化亞鐵完全沉淀的PH=9.0，此時銅離子完全沉淀，所以氫氧化亞鐵很難除去，必須將亞鐵離子氧化成三價鐵離子然后除去；氫氧化鐵完全沉淀的PH是3.2，氫氧化銅開始沉淀的PH是4.7，所以PH范圍是：3.2-4.7，
故答案為：通入足量Cl₂將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，加入CuO調節溶液的pH至3.2-4.7，過濾除去Fe（OH）₃；
④利用不銹鋼中鐵的還原性進行驗證，選擇試劑氧化銅、稀硫酸，反應的方程式為：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu，反應后劣質不銹鋼表面有紫紅色物質生成，
故答案為：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu；劣質不銹鋼表面有紫紅色物質生成．

點評：本題考查了鐵和氯氣反應的產物檢驗及其應用，是一道綜合知識題目，考查角度廣，難度較大，要求學生具有分析和解決問題的能力．