(14分)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)
②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______ |
(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
(4)a溶液常作印刷电路铜板的腐蚀剂,得到含有Cu2+等的废液,有人提出可以利用如右图的装置从得到的废液中提炼金属铜。该过程中甲池负极的电极反应式是 ,若乙池中装入废液500mL,当阴极增重3.2g时,停止通电,此时阳极产生气体的体积
(标准状况)为 (假设气体全部逸出)。
(14分)(1)①aedbcgf (2分) ②在C后接NaOH溶液尾气处理装置(1分)
(2)(1)FeCl2(1分);FeCl3和FeCl2的混合物(1分)
(2)
实验方法 | 实验现象 | 结论 |
在溶液中加 KSCN溶液 | 溶液为红色(1分) | 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FeCl2(1分) |
(3)A D(2分) (4)(2分),1.12L(2分)
(1)①由于浓盐酸易挥发,所以生成的氯气中含有氯化氢,可以通过饱和食盐水除去。干燥氯气可以浓硫酸。由于氯气的密度大于空气的,所以应该用向下排空气发收集,即正确的顺序是aedbcgf 。
②由于氯气是有毒气体,应该有尾气处理装置,即在C后接NaOH溶液尾气处理装置。
(2)①由于铁元素有两种价态+2价和+3价,所以假设2和3分别是FeCl2;FeCl3和FeCl2的混合物。
②在溶液中铁离子能和KSCN溶液发生反应,使溶液显红色;酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能氧化亚铁离子。由于实验中酸性高锰酸钾溶液不褪色,说明固体中不存在氯化亚铁,因此假设①是正确的。
(3)根据沉淀转化的特点:向溶解度更小的方向转化可知,选项A正确;B不正确,氯化亚铁在溶液中显浅绿色,因此实验现象应该是溶液颜色由黄色变成浅绿色;C不正确,得到的是氢氧化铁胶体;氯化铁水解,加热促进水解,且氯化氢极易挥发,实验最终得到的是氢氧化铁,灼烧得到氧化铁,D正确,答案选AD。
(4)原电池中负极失去电子,所以甲烷在负极通入。由于电解质是氢氧化钾,因此负极反应式是。电解池中阴极铜离子放电,阳极Cl-放电,电极反应式分别是Cu2++2e-=Cu、2Cl--2e-=Cl2↑。生成铜是3.2g,转移电子是0.1mol,所以生成氯气是0.05mol,标准状况下的体积是0.05mol×22.4L/mol=1.12L。