Question

9．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，该同学将一定量的铁粉与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1：该固体物质是FeCl₂
假设2：该固体物质是FeCl₃
假设3：该固体物质是FeCl₃和FeCl₂的混合物
（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，实验现象与结论如表：

实验方法	实验现象	结论
在溶液中加KSCN溶液	溶液变红色	固体物质中有FeCl3
在酸性KMnO4溶液中加少量A溶液	KMnO4溶液颜色无明显变化	固体物质中不含FeCl2

（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2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃．
（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D．
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效应
B．在A溶液中加入淀粉KI溶液，溶液变蓝色
C．在A溶液中滴加NaOH浓溶液，出现红褐色沉淀
D．将A溶液中热蒸干并灼烧，得到FeCl₃固体
（5）已知25℃时K_sp=4.0×10^-38，此温度下若在实验室中配制5mol/L l00mL FeCl₃溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入2.5   mL 2mol/L的盐酸（忽略加入盐酸体积）．加入盐酸的目的是：抑制氯化铁水解．

Answer 1

分析 （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）铁离子和硫氰根离子反应生成血红色硫氰化铁，亚铁离子具有还原性能被酸性高锰酸钾氧化；
（3）在加热条件下，氯气和铁反应生成氯化铁；
（4）A为FeCl₃溶液，
A．将FeCl₃溶液滴入沸水中，并继续加热得到红褐色液体，该液体为氢氧化铁胶体，能产生丁达尔现象；
B．在FeCl₃溶液中加入碘化钾淀粉溶液，铁离子能氧化碘离子生成碘单质，所以滴入淀粉碘化钾溶液中，可得到蓝色液体；
C．在FeCl₃溶液中滴加NaOH浓溶液，出现氢氧化铁红褐色沉淀；
D．氯化铁溶液蒸干并灼烧得到水解错误氢氧化铁分解生成氧化铁，据此答题
（5）根据K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=4.0×10^-38计算开始沉淀时c（OH^-），再根据水的离子积计算溶液中c（H⁺），根据稀释定律计算需要盐酸的体积，氯化铁水解生成氢氧化铁和盐酸，加入盐酸会抑制氯化铁的水解．

解答 解：（1）根据类比法，结合铁和硝酸反应的产物，产物可能为FeCl₂、FeCl₃、FeCl₃和FeCl₂的混合物，
故答案为：FeCl₃，FeCl₃和FeCl₂的混合物；
（2）铁离子和硫氰根离子反应生成血红色硫氰化铁，分别向A、B溶液中加KSCN溶液，溶液中含有氯化铁，铁离子和硫氰化钾反应反应而使溶液呈血红色，亚铁离子具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，如果向分别向KMnO₄溶液中加入适量A、B溶液，KMnO₄溶液颜色无明显变化，说明不含氯化亚铁，
故答案为：溶液变红色；FeCl₂；
（3）在加热条件下，铁在氯气中反应生成氯化铁，反应方程式为：2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，
故答案为：2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
（4）A为FeCl₃溶液，
A．将FeCl₃溶液滴入沸水中，并继续加热得到红褐色液体，该液体为氢氧化铁胶体，能产生丁达尔现象，故A正确；
B．在FeCl₃溶液中加入碘化钾淀粉溶液，铁离子能氧化碘离子生成碘单质，所以滴入淀粉碘化钾溶液中，可得到蓝色液体，故B正确；
C．在FeCl₃溶液中滴加NaOH浓溶液，出现氢氧化铁红褐色沉淀，故C正确；
D．将A溶液加热蒸干并灼烧，氯化铁水解被促进生成氢氧化铁，灼烧氢氧化铁分解生成氧化铁和水，不能得到FeCl₃固体，故D错误；
故答案为：D；
（5）溶液中c（Fe³⁺）=5mol/L，根据K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=4.0×10^-38，可知开始沉淀时c（OH^-）=2×10^-13mol/L，则溶液中c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-13}}$mol/L=0.05mol/L，根据稀释定律，需要盐酸的体积为$\frac{0.05mol/L×100ml}{2mol/L}$=2.5mL，加入盐酸的目的是抑制氯化铁水解，
故答案为：2.5；抑制氯化铁水解．

点评 本题考查了实验探究物质的组成、电解原理的应用等，明确物质的性质是解本题关键，知道氧化性强弱的判断方法，亚铁离子和铁离子的检验是常考查点，题目难度中等．