Question

5．用FeCl₃酸性溶液脱除H₂S后的废液，通过控制电压电解得以再生．某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1mol/L的FeCl₂溶液，研究废液再生机理．记录如下（a、b、c代表电压数值）：

序号	电压/V	阳极现象	检验阳极产物
Ⅰ	x≥a	电极附近出现黄色，有气泡产生	有Fe3+、有Cl2
Ⅱ	a＞x≥b	电极附近出现黄色，无气泡产生	有Fe3+、无Cl2
Ⅲ	b＞x＞0	无明显变化	无Fe3+、无Cl2

（1）用FeCl₃酸性溶液脱除H₂S的离子方程式为2Fe³⁺+H₂S═S↓+2Fe²⁺+2H⁺
（2）用KSCN检验出Fe³⁺的离子方程式为Fe³⁺+3SCN^-═Fe（SCN）₃．
（3）Ⅰ中，Fe³⁺产生的原因可能是：Cl^-在阳极放电（或Cl^-失电子生成Cl₂），生成的Cl₂将Fe²⁺氧化．
（4）由Ⅱ推测，Fe³⁺产生的原因还可能是Fe²⁺在阳极放电，原因是Fe²⁺具有还原性．
（5）Ⅱ中虽未检验出Cl₂，但Cl^-在阳极是否放电仍需进一步验证．电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：

序号	电压/V	阳极现象	检验阳极产物
Ⅳ	a＞x≥c	无明显变化	有Cl2
Ⅴ	c＞x≥b	无明显变化	无Cl2

①NaCl的浓度是0.2mol/L
②Ⅳ中检测Cl₂的实验方法湿润的淀粉碘化钾检验生成气体，试纸变蓝．
③与Ⅱ对比，得出的结论（写出两点）：通过控制电压，证实了产生Fe³⁺的两种原因，通过控制电压，验证了Fe²⁺先于Cl^-放电．

Answer 1

分析 （1）氯化铁具有氧化性、硫化氢具有还原性，二者发生氧化还原反应生成亚铁离子和S；
（2）铁离子和KSCN发生络合反应生成络合物；
（3）Cl^-在阳极放电（或Cl^-失电子生成Cl₂），生成的Cl₂具有氧化性，能氧化还原性离子；
（4）失电子作还原剂的物质具有还原性；
（5）①电解pH=1的0.1mol/L FeCl₂溶液，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验，探究氯离子是否放电，需要在难度相同的条件下进行分析判断；
②氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色；
③依据图表数据比较可知，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验与Ⅱ对比，通过控制电压证明了亚铁离子还原性大于氯离子优先放电，生成铁离子的两种可能．

解答 解：（1）氯化铁具有氧化性、硫化氢具有还原性，二者发生氧化还原反应生成亚铁离子和S，离子方程式为2Fe³⁺+H₂S═S↓+2Fe²⁺+2H⁺，故答案为：2Fe³⁺+H₂S═S↓+2Fe²⁺+2H⁺；
（2）铁离子和KSCN发生络合反应生成络合物硫氰化铁而使溶液呈血红色，离子方程式为Fe³⁺+3SCN^-═Fe（SCN）₃，故答案为：Fe³⁺+3SCN^-═Fe（SCN）₃；
（3）Cl^-在阳极放电（或Cl^-失电子生成Cl₂），生成的Cl₂将Fe²⁺氧化生成铁离子，故答案为：Cl^-在阳极放电（或Cl^-失电子生成Cl₂），生成的Cl₂将Fe²⁺氧化；
（4）由Ⅱ推测，Fe³⁺产生的原因还可能是Fe²⁺在阳极放电，元素化合价升高，依据氧化还原反应分析Fe²⁺具有还原性，故答案为：还原；
（5）①电解pH=1的0.1mol/L FeCl₂溶液，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验，探究氯离子是否放电，需要在难度相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为0.2mol/L，故答案为：0.2；
②氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，如果试纸变蓝色证明生成氯气，否则无氯气生成，
故答案为：湿润的淀粉碘化钾检验生成气体，试纸变蓝；
③依据图表数据比较可知，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验与Ⅱ对比，通过控制电压证明了亚铁离子还原性大于氯离子优先放电，说明生成铁离子的两种可能，一是二价铁失电子变成三价铁，二是氯离子失电子变成氯气，氯气再氧化二价铁变成三价铁．对于补充的那个实验，实验四的电压高，氯气放电，实验五电压低，氯气不放电，而实验二氯气皆放电；
故答案为：通过控制电压，证实了产生Fe³⁺的两种原因，通过控制电压，验证了Fe²⁺先于Cl^-放电．

点评 本题考查电解原理，为高频考点，涉及氧化还原反应、电解原理、离子检验等知识点，明确化学反应原理及物质性质是解本题关键，知道铁离子、氯气的检验方法及现象，熟练掌握离子放电顺序，题目难度中等．