Question

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．为验证该观点是否正确，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：
①半导体、多媒体行业要用FeCl₃溶液做印刷电路铜板腐蚀剂，请写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：

 

．
②腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu²⁺和Fe³⁺的浓度均为0.1mol/L，则溶液中Fe²⁺的浓度为

 

mol/L，原FeCl₃溶液中Fe³⁺的浓度为

 

mol/L．
③请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的实验步骤：

 

．

	氢氧化物 开始沉淀时的pH	氢氧化物 沉淀完全时的pH
Fe3+	1.9	3.2
Fe2+	7.0	9.0
Cu2+	4.7	6.7
提供的药品：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu

④某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显．请从上表提供的药品中选择两种（水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀．
有关反应的化学方程式

 

、

 

．劣质不锈钢腐蚀的实验现象

 

．

Answer 1

分析：（2）三价铁离子遇到硫氰酸根显红色，氯气和金属铁反应的产物是氯化铁，不会生成亚铁盐；
（3）氯气和金属铁反应的产物是氯化铁；
（4）A、碘离子具有还原性，可以和三价铁之间反应；
B、铁和三价铁之间反应生成亚铁离子；
C、三价铁和氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀；
D、三价铁离子易水解生成红褐色沉淀；
（5）①三价铁和金属铜之间反应生成亚铁离子和铜离子；
②根据反应2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺及溶液中铁离子、铜离子的浓度计算出溶液中的亚铁离子浓度、原溶液中三价铁离子的浓度；
③除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，根据表中数据可以看出，氢氧化亚铁沉淀需要的PH，铜离子完全沉淀了，所以先将亚铁离子氧化成铁离子，再调节PH除去铁离子；
④劣质不锈钢中的铁很容易发生化学反应，根据铁的还原性选择试剂进行检验．

解答：解：（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）①三价铁和金属铜之间反应生成亚铁离子和铜离子，反应的离子方程式是：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
②根据反应方程式：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，
                  2        2      1
溶液中的c（Fe²⁺）=2c（Cu²⁺）=0.2mol/L，
消耗的三价铁离子c（Fe³⁺）=2c（Cu²⁺）=0.2mol/L，
原溶液中c（Fe³⁺）=0.1mol/L+0.2mol/L=0.3mol/L，
故答案为：0.2；0.3；
③氢氧化亚铁完全沉淀的PH=9.0，此时铜离子完全沉淀，所以氢氧化亚铁很难除去，必须将亚铁离子氧化成三价铁离子然后除去；氢氧化铁完全沉淀的PH是3.2，氢氧化铜开始沉淀的PH是4.7，所以PH范围是：3.2-4.7，
故答案为：通入足量Cl₂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，加入CuO调节溶液的pH至3.2-4.7，过滤除去Fe（OH）₃；
④利用不锈钢中铁的还原性进行验证，选择试剂氧化铜、稀硫酸，反应的方程式为：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu，反应后劣质不锈钢表面有紫红色物质生成，
故答案为：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu；劣质不锈钢表面有紫红色物质生成．

点评：本题考查了铁和氯气反应的产物检验及其应用，是一道综合知识题目，考查角度广，难度较大，要求学生具有分析和解决问题的能力．