Question

9．類比是化學學習中常用的方法，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，該同學將一定量的鐵粉與Cl₂恰好完全反應得到一固體物質，然后通過實驗確定其成分．探究過程如下：
請填空：
（1）提出假設：
假設1：該固體物質是FeCl₂
假設2：該固體物質是FeCl₃
假設3：該固體物質是FeCl₃和FeCl₂的混合物
（2）設計實驗方案：
取少量固體物質于燒杯中，加適量水溶解，得到溶液A，然后取兩份A溶液分別進行實驗，實驗現象與結論如表：

實驗方法	實驗現象	結論
在溶液中加KSCN溶液	溶液變紅色	固體物質中有FeCl3
在酸性KMnO4溶液中加少量A溶液	KMnO4溶液顏色無明顯變化	固體物質中不含FeCl2

（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2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃．
（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D．
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效應
B．在A溶液中加入淀粉KI溶液，溶液變藍色
C．在A溶液中滴加NaOH濃溶液，出現紅褐色沉淀
D．將A溶液中熱蒸干并灼燒，得到FeCl₃固體
（5）已知25℃時K_sp=4.0×10^-38，此溫度下若在實驗室中配制5mol/L l00mL FeCl₃溶液，為使配制過程中不出現渾濁現象，則至少需要加入2.5   mL 2mol/L的鹽酸（忽略加入鹽酸體積）．加入鹽酸的目的是：抑制氯化鐵水解．

Answer 1

分析 （1）根據類比法，結合鐵和硝酸反應的產物，產物可能為FeCl₂、FeCl₃或二者的混合物；
（2）鐵離子和硫氰根離子反應生成血紅色硫氰化鐵，亞鐵離子具有還原性能被酸性高錳酸鉀氧化；
（3）在加熱條件下，氯氣和鐵反應生成氯化鐵；
（4）A為FeCl₃溶液，
A．將FeCl₃溶液滴入沸水中，并繼續加熱得到紅褐色液體，該液體為氫氧化鐵膠體，能產生丁達爾現象；
B．在FeCl₃溶液中加入碘化鉀淀粉溶液，鐵離子能氧化碘離子生成碘單質，所以滴入淀粉碘化鉀溶液中，可得到藍色液體；
C．在FeCl₃溶液中滴加NaOH濃溶液，出現氫氧化鐵紅褐色沉淀；
D．氯化鐵溶液蒸干并灼燒得到水解錯誤氫氧化鐵分解生成氧化鐵，據此答題
（5）根據K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=4.0×10^-38計算開始沉淀時c（OH^-），再根據水的離子積計算溶液中c（H⁺），根據稀釋定律計算需要鹽酸的體積，氯化鐵水解生成氫氧化鐵和鹽酸，加入鹽酸會抑制氯化鐵的水解．

解答 解：（1）根據類比法，結合鐵和硝酸反應的產物，產物可能為FeCl₂、FeCl₃、FeCl₃和FeCl₂的混合物，
故答案為：FeCl₃，FeCl₃和FeCl₂的混合物；
（2）鐵離子和硫氰根離子反應生成血紅色硫氰化鐵，分別向A、B溶液中加KSCN溶液，溶液中含有氯化鐵，鐵離子和硫氰化鉀反應反應而使溶液呈血紅色，亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，如果向分別向KMnO₄溶液中加入適量A、B溶液，KMnO₄溶液顏色無明顯變化，說明不含氯化亞鐵，
故答案為：溶液變紅色；FeCl₂；
（3）在加熱條件下，鐵在氯氣中反應生成氯化鐵，反應方程式為：2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，
故答案為：2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
（4）A為FeCl₃溶液，
A．將FeCl₃溶液滴入沸水中，并繼續加熱得到紅褐色液體，該液體為氫氧化鐵膠體，能產生丁達爾現象，故A正確；
B．在FeCl₃溶液中加入碘化鉀淀粉溶液，鐵離子能氧化碘離子生成碘單質，所以滴入淀粉碘化鉀溶液中，可得到藍色液體，故B正確；
C．在FeCl₃溶液中滴加NaOH濃溶液，出現氫氧化鐵紅褐色沉淀，故C正確；
D．將A溶液加熱蒸干并灼燒，氯化鐵水解被促進生成氫氧化鐵，灼燒氫氧化鐵分解生成氧化鐵和水，不能得到FeCl₃固體，故D錯誤；
故答案為：D；
（5）溶液中c（Fe³⁺）=5mol/L，根據K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=4.0×10^-38，可知開始沉淀時c（OH^-）=2×10^-13mol/L，則溶液中c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-13}}$mol/L=0.05mol/L，根據稀釋定律，需要鹽酸的體積為$\frac{0.05mol/L×100ml}{2mol/L}$=2.5mL，加入鹽酸的目的是抑制氯化鐵水解，
故答案為：2.5；抑制氯化鐵水解．

點評 本題考查了實驗探究物質的組成、電解原理的應用等，明確物質的性質是解本題關鍵，知道氧化性強弱的判斷方法，亞鐵離子和鐵離子的檢驗是常考查點，題目難度中等．