类比是化学学习中常用的方法之一,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.为验证此观点是否正确,该同学将一根细的纯铁丝分别在足量和少量的Cl2中点燃,取其表面生成物并分别编号为A、B,然后通过实验确定其成分.探究过程如下:
(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FeCl3 |
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 | 固体物质中不含______ |
(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______ (填写序号).
A.将A溶液滴入淀粉碘化钾溶液中,可得到蓝色液体,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)FeCl3溶液常作印刷电路铜板腐蚀剂,写出反应的离子方程式______.腐蚀后的废液中含有FeCl2、FeCl3、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,该方案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.该方案中铜作______极,该电极上所发生的电极反应为 (若有多个电极反应,请全部写出)______.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:______.
(2)A是FeCl3,B是FeCl2,分别向A、B溶液中加KSCN溶液,只有三价铁离子遇到硫氰酸根显红色,高锰酸钾具有氧化性,可以将亚铁离子氧化为黄色的三价铁离子,
故答案为:溶液变红色;FeCl2;
(3)氯气和金属铁反应的产物是氯化铁,Cl2与铁粉加热时发生反应的化学方程式为:2Fe+3Cl2
FeCl3,故答案为:2Fe+3Cl2 △ .
FeCl3; △ .
(4)A、碘离子具有还原性,可以和三价铁之间反应生成碘单质和亚铁离子,碘遇淀粉显蓝色,淀粉溶液是胶体,具有丁达尔现象,故A正确;
B、铁和三价铁之间反应生成亚铁离子,向A溶液中加入少量铁粉,铁粉溶解,溶液颜色不会加深,故B错误;
C、三价铁和氢氧化钠反应生成氢氧化铁红褐色沉淀,故C正确;
D、三价铁离子易水解,将氯化铁溶液加热蒸干并灼烧,得到氧化铁固体,故D错误;
故选BD;
(5)三价铁和金属铜之间反应生成亚铁离子和铜离子,在氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,该反应能证明三价铁的氧化性强于铜离子,根据金属活动顺序表得出Cu2+>H+>Fe2+,电解时,阳极是活泼电极时,则金属电极会溶解,阴极上有少量气泡产生时,说明金属铜做阴极,按照氧化性顺序Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+,可以得出放电的离子以及电极反应为:Fe3++e-=Fe2+,Cu2++2e-=Cu,2H++2e-=H2↑,在阳极上放电的是氯离子,产生氯气,有毒,
故答案为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+;阴;Fe3++e-=Fe2+,Cu2++2e-=Cu,2H++2e-=H2↑;产生污染性的气体氯气;使用了电解装置成本较高.