题目内容
类比是化学学习中常用的方法,已知硝酸能把铁氧化成Fe(NO3)3,但当铁过量时,产物是Fe(NO3)2。某同学受此启发,提出一个相似的观点:氯气与铁粉反应,当Cl2足量时生成FeCl3,当铁粉过量时产物是FeCl2,为验证该观点是否正确,该同学将一定量铁粉与Cl2恰好完全反应得到一固体物质,然后通过实验确定其成分。探究过程如下:
请填空:
(1)提出假设:
假设l:该固体物质是FeCl2
假设2:该固体物质是
假设3:该固体物质是
(2)设计实验方案:
取少量固体物质于烧杯中,加适量水溶解,得到溶液A,然后取两份A溶液分别进行实验,实验现象与结论如下表:
(3)根据上述实验结论,写出Cl2与铁粉加热时发生反应的化学方程式
(4)为进一步探究FeCl3溶液的性质,他又利用A溶液做了如下一些实验,其中明显错误的一项是
A.将A溶液滴入沸水中,并继续加热得到红褐色液体,该液体能产生丁达尔现象
B.在苯酚溶液中滴加A溶液,呈紫色
C.在A溶液中滴加NaOH浓溶液,出现红褐色沉淀
D.将A溶液加热蒸干并灼烧,得到FeCl3固体
(5)取100mLO.2mol/L FeCl3溶液置于烧杯中,向其中加入一定量的Fe、Cu混合物,充分反应后仍有固体剩余,下列叙述一定正确的是 (设溶液体积不变,不考虑水解因素。)
A.烧杯中有Fe无Cu,c(Fe2+)=0.2mol/L
B.烧杯中有Cu无Fe,c(Fe2+)=O.3mol/L
C.烧杯中有Cu无Fe,c(Cl-)=O.6mol/L
D.烧杯中Fe、Cu均有,c(Fe2+)=O.3mol/L
(1) FeCl2与FeCl3,FeCl2 (2) 溶液显血红色;Fe2+⑶⑷D⑸C D
解析:
此题是一个实验设计题,考查了铁及其化合物的知识和学生类比迁移的能力。
问题⑴:类比题目中Fe与HNO3 反应的情况,可以推断出Fe与Cl2反应的情况:因为Fe3+氧化性比较强,Fe与Cl2 反应比例不同时可以生成的产物有三种情况:FeCl3,FeCl2与FeCl3共存,FeCl2。由此可以得出另外两种假设分别是FeCl2与FeCl3,FeCl2。
问题⑵考查了Fe3+的检验和Fe2+的还原性,Fe3+与KSCN反应显血红色,根据实验方法和实验结论可以推断出实验现象是溶液显血红色;高锰酸钾有强氧化性遇Fe2+可以将其氧化而高锰酸钾紫色褪去,现在将A加入高锰酸钾溶液后溶液不褪色,说明A中不含有Fe2+。
问题⑶:问题⑵的实验现象可以得出Fe与Cl2反应的产物只有FeCl3,反应的化学反应方程式是:。
问题⑷考查了FeCl3 的性质,FeCl3溶液滴加到沸水中,会生成红褐色Fe(OH)3胶体,此液体能发生丁达尔现象,A正确;FeCl3能使苯酚溶液显紫色,B正确;FeCl3与NaOH溶液反应生成Fe(OH)3其为红褐色沉淀,C正确;FeCl3溶液加热蒸发过程中会发生水解反应生成Fe(OH)3和HCl,HCl易挥发,会促使此水解平衡向右移动,最终蒸干得到的固体为Fe(OH)3得不到FeCl3,D错误。
问题⑸考查的是铁和铜与定量FeCl3反应的情况的问题,铁比铜活泼,二者共存与FeCl3反应时,铁先反应,铁反应完全后铜再反应,当铁粉有剩余时铜一定没有发生反应,A错误,B选项:有铜无铁表明铁粉完全反应,铜粉也可能参加反应,如果这样溶液中有铜离子存在,根据电荷守恒很容易求出c(Cu2+)﹤0.3mol·L—,B错误;反应过程中Cl—不参加反应,c(Cl—)不变,C正确;D选项:铁铜共存,铁没有反应完全,溶液中一定不存在Cu2+,根据电荷守恒可求出c(Fe2+)=0.3mol·L—,D正确。
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(1)提出假设:A是FeCl3,B是FeCl2。
(2)设计实验方案:分别取A、B的溶液均进行以下实验,但实验现象相同。请填写下表中的相应空格。
实验方法 | 实验现象 | 结论 |
分别向A、B溶液中加KSCN溶液 | ________ | 固体物质中有FeCl3 |
分别向KMnO4溶液中加适量A、B溶液 | KMnO4溶液颜色无明显变化 | 固体物质中不含_______ |
(3)根据上述实验结论,写出Cl2与铁粉加热时发生反应的化学方程式:___________________。
(4)为进一步探究FeCl3溶液的性质,他又利用A溶液做了如下一些实验,其中明显错误的是____________________________________________________________________。
A.将A溶液滴入沸水中,并继续加热得到红褐色液体,该液体能产生丁达尔现象
B.向A溶液中加入少量铁粉,铁粉溶解,溶液颜色加深
C.在A溶液中滴加NaOH浓溶液,出现红褐色沉淀
D.将A溶液加热蒸干并灼烧,得到FeCl3固体
(5)实际应用:
FeCl3溶液常作印刷电路铜板腐蚀剂,腐蚀后的废液中含有FeCl3、FeCl2、CuCl2,某研究性学习小组的同学们设计了两种从废液中回收Cu的方案:
方案1:向废液中加入过量的铁粉,充分反应后,过滤。在所得滤渣中加入足量的盐酸,充分反应后,再过滤即得到铜。方案1中涉及的四种阳离子的氧化性由强到弱的顺序为:_______________。
方案2:在废液中加入适量的盐酸调节溶液的pH=1,用铜和石墨作电极进行电解。当观察到阴极上有少量气泡产生时,即停止电解,这时要回收的Cu已全部析出。方案2中铜作 极,所发生的电极反应为(若有多个电极反应,请按照反应发生的先后顺序全部写出)_____________。
方案2在电极上直接回收铜,操作上比方案1简便,但方案2也有不足之处,主要表现为:________________。