Question

13．某中學化學課外活動小組欲探究鐵在氯氣中燃燒產(chǎn)物的成份、性質(zhì)和用途，設計了如下實驗步驟：
（1）用圖1的實驗裝置制取干燥純凈的氯氣

①制備并收集得到干燥純凈的氯氣，上述各裝置按氣流從左到右方向連接順序為a、e、d、b、c、g、f（填儀器接口的字母編號）
②該實驗還存在不足之處，應如何改進？在C后接NaOH溶液尾氣處理裝置
（2）某同學將一定量鐵粉與Cl₂恰好完全反應得到一固體物質(zhì)a，然后通過實驗確定其成分．探究過程如下：
①提出假設：（請把下列假設補充完整）
假設①：該固體物質(zhì)是FeCl₃；假設②：FeCl₃；假設③：FeCl₃和FeCl₂．
②設計實驗方案：
取少量固體物質(zhì)a于燒杯中，加適量水溶解，然后取兩份a溶液分別進行實驗，實驗現(xiàn)象與結(jié)論
如下表，請在表格內(nèi)的橫線處填空．

實驗方法	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
在溶液中加 KSCN溶液	溶液變紅色	固體物質(zhì)中有FeCl3
向a溶液中滴加 酸性KMnO4溶液	KMnO4溶液紫色 不褪色	固體物質(zhì)中不含F(xiàn)eCl2

由此得出結(jié)論：假設①成立（填序號①②③）．
（3）a溶液常作印刷電路銅板的腐蝕劑，得到含有Cu²⁺等的廢液，有人提出可以利用如圖2的裝置從得到的廢液中提煉金屬銅．該過程中甲池負極的電極反應式是CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，若乙池中裝入廢液500mL，當陰極析出Cu 3.2g時，停止通電，此時陽極產(chǎn)生氧氣的體積（標準狀況）為1.12L（假設氣體全部逸出）．

Answer 1

分析 （1）①制備并收集得到干燥純凈的氯氣，氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，需要通過洗氣瓶除去，先用飽和食鹽水除去氯化氫，再通過濃硫酸吸收水蒸氣得到干燥氯氣，洗氣裝置導氣管是長進短出；收集氣體需要用向上排氣法收集，導氣管長進短出；
（2）①根據(jù)類比法，結(jié)合鐵和硝酸反應的產(chǎn)物，產(chǎn)物可能為FeCl₂、FeCl₃或二者的混合物；
②固體物質(zhì)中有FeCl₃，在溶液中加入KSCN溶液，溶液應變紅，在酸性KMnO₄溶液中加入少量A，KMnO₄溶液顏色無明顯變化，說明不變含還原性物質(zhì)；
（3）甲池是甲烷燃料電池，燃料失電子在負極發(fā)生氧化反應，乙池為電解池，依據(jù)電路中電子守恒結(jié)合電極反應計算；

解答 解：（1）①制備并收集得到干燥純凈的氯氣，氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，需要通過洗氣瓶除去，先用飽和食鹽水除去氯化氫，再通過濃硫酸吸收水蒸氣得到干燥氯氣，洗氣裝置導氣管是長進短出；收集氣體需要用向上排氣法收集，導氣管長進短出；連接順序是a、e、d、b、c、g、f，
故答案為：a、e、d、b、c、g、f；
②氯氣有毒污染空氣，需要在C后接NaOH溶液尾氣處理裝置；
故答案為：在C后接NaOH溶液尾氣處理裝置；
（2）①根據(jù)類比法，結(jié)合鐵和硝酸反應的產(chǎn)物，產(chǎn)物可能為FeCl₂、FeCl₃或FeCl₃和FeCl₂的混合物，
故答案為：FeCl₃；FeCl₃和FeCl₂；
②固體物質(zhì)中有FeCl₃，在溶液中加入KSCN溶液，溶液應變紅，在酸性KMnO₄溶液中加入少量A，KMnO₄溶液顏色無明顯變化，說明不變含還原性物質(zhì)，即不含F(xiàn)eCl₂；證明假設①正確；
故答案為：溶液變紅色；FeCl₂；①；
（3）通入甲烷的一端為原電池的負極失電子發(fā)生氧化反應，電極反應為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，若乙池中裝入廢液500mL，得到的廢液中提煉金屬銅，陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，當陰極增重3.2g是銅物質(zhì)的量為0.05mol，電子轉(zhuǎn)移為0.1mol，停止通電，陽極電極反應氯離子失電子生成氯氣，電極反應2Cl^--2e^-=Cl₂↑，此時陽極產(chǎn)生氣體的體積為0.05mol，標準狀況下體積=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，1.12L．

點評 本題考查了氯氣實驗室制備和氣體凈化實驗方法，物質(zhì)檢驗實驗設計和試劑選擇，原電池電極反應和電解原理的應用和計算，題目難度中等．