Question

類比是化學學習中常用的方法之一，已知硝酸能把鐵氧化成Fe(NO₃)₃，但當鐵過量時，產物是Fe(NO₃)₂。某同學受此啟發，提出一個相似的觀點：氯氣與鐵粉反應，當Cl₂足量時生成FeCl₃，當鐵粉過量時產物是FeCl₂。為驗證該觀點是否正確，該同學將一根細的純鐵絲分別在足量和少量的Cl₂中點燃，取其表面生成物并分別編號為A、B，然后通過實驗確定其成分。探究過程如下：

(1)提出假設：A是FeCl₃，B是FeCl₂。

(2)設計實驗方案：分別取A、B的溶液均進行以下實驗，但實驗現象相同。請填寫下表中的相應空格。

實驗方法	實驗現象	結論
分別向A、B溶液中加KSCN溶液	________	固體物質中有FeCl3
分別向KMnO4溶液中加適量A、B溶液	KMnO4溶液顏色無明顯變化	固體物質中不含_______

(3)根據上述實驗結論，寫出Cl₂與鐵粉加熱時發生反應的化學方程式：___________________。

(4)為進一步探究FeCl₃溶液的性質，他又利用A溶液做了如下一些實驗，其中明顯錯誤的是____________________________________________________________________。

A.將A溶液滴入沸水中，并繼續加熱得到紅褐色液體，該液體能產生丁達爾現象

B.向A溶液中加入少量鐵粉，鐵粉溶解，溶液顏色加深

C.在A溶液中滴加NaOH濃溶液，出現紅褐色沉淀

D.將A溶液加熱蒸干并灼燒，得到FeCl₃固體

(5)實際應用：

FeCl₃溶液常作印刷電路銅板腐蝕劑，腐蝕后的廢液中含有FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂，某研究性學習小組的同學們設計了兩種從廢液中回收Cu的方案：

方案1：向廢液中加入過量的鐵粉，充分反應后，過濾。在所得濾渣中加入足量的鹽酸，充分反應后，再過濾即得到銅。方案1中涉及的四種陽離子的氧化性由強到弱的順序為：_______________。

方案2：在廢液中加入適量的鹽酸調節溶液的pH=1，用銅和石墨作電極進行電解。當觀察到陰極上有少量氣泡產生時，即停止電解，這時要回收的Cu已全部析出。方案2中銅作    極，所發生的電極反應為(若有多個電極反應，請按照反應發生的先后順序全部寫出)_____________。

方案2在電極上直接回收銅，操作上比方案1簡便，但方案2也有不足之處，主要表現為：________________。

Answer 1

(2)溶液變紅色  FeCl₂

(3)2Fe+3Cl₂2FeCl₃

(4)BD 

(5)方案1：Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺＞Fe²⁺

方案2：陰  2Fe³⁺+2e^-2Fe²⁺；

Cu²⁺+2e^-Cu；

2H⁺+2e^-H₂↑

①有污染性氣體Cl₂產生；②使用了電解裝置，成本較高等

解析：Fe³⁺遇SCN^-變紅色.Fe²⁺能使KMnO₄溶液褪色；FeCl₃溶液加入鐵粉，將三價鐵還原為二價鐵，顏色變淺；FeCl₃溶液加熱蒸干最后得到的是三氧化二鐵.(5)向廢液中加入過量的鐵粉，鐵粉首先和三價鐵離子反應，將其轉化為二價鐵離子，然后和銅離子反應，再加入鹽酸，鹽酸和過量的鐵粉反應生成二價鐵離子，由此知四種離子的氧化性由強到弱的順序為Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺＞Fe²⁺，方案2中用銅作陰極，電極上的反應為2Fe³⁺+2e^-2Fe²⁺，然后Cu²⁺+2e^-Cu，2H⁺+2e^-H₂↑，不足之處，陽極會產生氯氣污染空氣，會消耗大量的電能等.