Question

某中学化学课外活动小组欲探究铁在氯气中燃烧产物的成份、性质和用途，设计了如下实验步骤：
（1）用下列实验装置制取干燥纯净的氯气
①写出实验室制氯气的离子反应方程式

 

．
②制备并收集得到干燥纯净的氯气，上述各装置按气流从左到右方向连接顺序为

 

（填仪器接口的字母编号）．
③该实验还存在不足之处，应如何改进？

 

．
（2）某同学将一定量铁粉与Cl₂恰好完全反应得到一固体物质a，然后通过实验确定其成分．探究过程如下：
①提出假设：（请把下列假设补充完整）
假设①：该固体物质是FeCl₃；假设②：

 

；假设③：

 

．
②设计实验方案：
取少量固体物质a于烧杯中，加适量水溶解，然后取两份a溶液分别进行实验，实验现象与结论如下表，请在表格内的横线处填空．

实验方法	实验现象	结论
在溶液中加 KSCN溶液		固体物质中有FeCl3
向a溶液中滴加 酸性KMnO4溶液	KMnO4溶液紫色 不褪色	固体物质中不含

由此得出结论：假设

 

 成立（填序号①②③）．
（3）为进一步探究物质a的性质，他们又利用a溶液做了如下一些实验，其中现象、结论均正确的是

 

（填写序号）
A．向氢氧化镁悬浊液中滴加a溶液出现红褐色沉淀，证明Fe（OH）₃溶解度小于Mg（OH）₂溶解度
B．向a溶液中加入少量铁粉，铁粉溶解，溶液颜色由浅绿色变成黄色
C．向沸水中滴加a的饱和溶液，立即出现红褐色沉淀
D．将a溶液加热蒸干并灼烧，得到Fe₂O₃固体．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）浓盐酸和二氧化锰在加热条件下反应生成氯气、水和氯化锰，氯气中含有氯化氢和水蒸气，先用饱和食盐水除去氯化氢，再通过浓硫酸吸收水蒸气得到干燥氯气，洗气装置导气管是长进短出；收集气体需要用向上排气法收集，导气管长进短出，氯气有毒，注意不能排放到空气中，应有尾气处理装置；
（2）①根据类比法，结合铁和硝酸反应的产物，产物可能为FeCl₂、FeCl₃或二者的混合物；
②固体物质中有FeCl₃，在溶液中加入KSCN溶液，溶液应变红，在酸性KMnO₄溶液中加入少量A，KMnO₄溶液颜色无明显变化，说明不变含还原性物质；
（3）a通过实验验证为FeCl₃
A．依据沉淀转化原理是向更难溶的方向进行；
B．铁和三价铁之间反应生成亚铁离子；
C．沸水中氯化铁水解生成氢氧化铁胶体；
D．溶液加热蒸干，水解生成的氯化氢挥发，三价铁离子易水解生成红褐色沉淀，氢氧化铁加热分解生成氧化铁．

解答： 解：（1）①浓盐酸和二氧化锰在加热条件下反应生成氯气、水和氯化锰，反应的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
②制备并收集得到干燥纯净的氯气，氯气中含有氯化氢和水蒸气，需要通过洗气瓶除去，先用饱和食盐水除去氯化氢，再通过浓硫酸吸收水蒸气得到干燥氯气，洗气装置导气管是长进短出；收集气体需要用向上排气法收集，导气管长进短出；连接顺序是a、e、d、b、c、g、f；故答案为：a、e、d、b、c、g、f；
③氯气有毒污染空气，需要在装置的最后连接装有氢氧化钠溶液的尾气吸收装置；
故答案为：装置的最后需要连接装有氢氧化钠溶液的尾气吸收装置；
（2）①根据类比法，结合铁和硝酸反应的产物，产物可能为FeCl₂、FeCl₃或FeCl₃和FeCl₂的混合物，
故答案为：FeCl₂；FeCl₃和FeCl₂；
②固体物质中有FeCl₃，在溶液中加入KSCN溶液，溶液应变红，在酸性KMnO₄溶液中加入少量A，KMnO₄溶液颜色无明显变化，说明不变含还原性物质，即不含FeCl₂；证明假设①正确；
故答案为：溶液变红色；FeCl₂；①；
（3）A．向氢氧化镁悬浊液中滴加a溶液出现红褐色沉淀，依据沉淀转化原理，反应向更难溶的分析进行，证明Fe（OH）₃溶解度小于Mg（OH）₂溶解度；故A正确；
B．铁和三价铁之间反应生成亚铁离子，溶液颜色变化为黄色变化为浅绿色；故B错误；
C．三价铁在沸水中水解生成氢氧化铁胶体，故C错误；
D．溶液加热蒸干，水解生成的氯化氢挥发，三价铁离子易水解生成红褐色沉淀，灼烧得到Fe₂O₃固体，故D正确，
故答案为：AD．

点评：本题考查物质的性质实验设计，侧重于学生的分析、实验能力的考查，为高考常见题型，题目着重于氯气实验室制备和气体净化实验方法，物质检验实验设计和试剂选择，注意把握实验原理和操作方法，题目难度中等．