Question

9．用FeCl₃酸性溶液脱除H₂S后的溶液，通过控制电压电解得以再生．某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1mol•L^-1的FeCl₂溶液，研究废液再生机理．记录如下（a、b、c代表电压数值）：

序号	电压/V	阳极现象	检验阳极产物
Ⅰ	x≥a	电极附近出现黄色，有气泡产生	有Fe3+、有Cl2
Ⅱ	a＞x≥b	电极附近出现黄色，无气泡产生	有Fe3+、无Cl2
Ⅲ	b＞x＞0	无明显变化	无Fe3+、无Cl2

（1）用KSCN溶液检验出Fe³⁺的现象是溶液变红．
（2）Ⅰ中，Fe³⁺产生的原因可能是Cl^-在阳极放电，生成的Cl₂将Fe²⁺氧化．写出有关反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-．
（3）由Ⅱ推测，Fe³⁺产生的原因还可能是Fe²⁺在阳极放电，原因是Fe²⁺具有还原性．
（4）Ⅱ中虽未检验出Cl₂，但Cl^-在阳极是否放电仍需进一步验证．电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：

序号	电压/V	阳极现象	检验阳极产物
Ⅳ	a＞x≥c	无明显变化	有Cl2
Ⅴ	c＞x≥b	无明显变化	无Cl2

①NaCl溶液的浓度是0.2mol•L^-1．
②Ⅳ中检测Cl₂的实验方法取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色．
③与Ⅱ对比，得出的结论（写出两点）：通过控制电压，证实了产生Fe³⁺的两种原因，通过控制电压，验证了Fe²⁺先于Cl^-放电．

Answer 1

分析 （1）依据铁离子的检验方法和试剂颜色变化分析；
（2）依据电解原理，氯离子在阳极失电子生成氯气，氯气具有氧化性氧化亚铁离子生成铁离子溶液变黄色；
（3）Fe³⁺产生的原因还可能是Fe²⁺在阳极放电，依据氧化还原反应分析Fe²⁺具有还原性；
（4）①电解pH=1的0.1mol/L FeCl₂溶液，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验，探究氯离子是否放电，需要在难度相同的条件下进行分析判断；
②依据检验氯气的实验方法分析；
③依据图表数据比较可知，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验与Ⅱ对比，通过控制电压证明了亚铁离子还原性大于氯离子优先放电，生成铁离子的两种可能．

解答 解：（1）检验铁离子的试剂是硫氰酸钾溶液，用KSCN溶液检测处Fe³⁺的现象是溶液变红色，故答案为：溶液变红；
（2）依据电解原理，氯离子在阳极失电子生成氯气，电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，氯气具有氧化性氧化亚铁离子生成铁离子溶液变黄色，反应的离子方程式为：Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-；
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）由Ⅱ推测，Fe³⁺产生的原因还可能是Fe²⁺在阳极放电，元素化合价升高，依据氧化还原反应分析Fe²⁺具有还原性，故答案为：还原；
（4）①电解pH=1的0.1mol/L FeCl₂溶液，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验，探究氯离子是否放电，需要在难度相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为0.2mol/L，故答案为：0.2；
②依据检验氯气的实验方法分析，取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色证明生成氯气，否则无氯气生成，
故答案为：取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色；
③依据图表数据比较可知，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验与Ⅱ对比，通过控制电压证明了亚铁离子还原性大于氯离子优先放电，说明生成铁离子的两种可能，一是二价铁失电子变成三价铁，二是氯离子失电子变成氯气，氯气再氧化二价铁变成三价铁．对于补充的那个实验，实验四的电压高，氯气放电，实验五电压低，氯气不放电，而实验二氯气皆放电；
故答案为：通过控制电压，证实了产生Fe³⁺的两种原因，通过控制电压，验证了Fe²⁺先于Cl^-放电．

点评 本题考查了离子检验方法和现象分析，电解原理的分析应用，电解反应，电极产物的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．