Question

7．FeCl₃在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛．某化學研究性學習小組模擬工業(yè)流程制備無水FeCl₃，再用副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S．

Ⅰ．經(jīng)查閱資料得知：無水FeCl₃在空氣中易潮解，加熱易升華．他們設(shè)計了制備無水FeCl₃的實驗方案，裝置示意圖（加熱及夾持裝置略去）及操作步驟如下：
①檢驗裝置的氣密性；
②通入干燥的Cl₂，趕盡裝置中的空氣；
③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應完成；
④…
⑤體系冷卻后，停止通入Cl₂，并用干燥的N₂趕盡Cl₂，將收集器密封．
請回答下列問題：
（1）裝置A中反應的化學方程式為2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃
（2）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl₃大部分進入收集器，少量沉積在反應管A右端．要使沉積的FeCl₃進入收集器，第④步操作是在沉積的FeCl₃固體下方加熱
（3）操作步驟中，為防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步驟序號）②⑤
（4）裝置B中冷水浴的作用為冷卻，使FeCl₃沉積，便于收集產(chǎn)品，裝置C的名稱為干燥管；裝置D中FeCl₂全部反應后，因失去吸收Cl₂的作用而失效，寫出檢驗FeCl₂是否失效的試劑：酸性KMnO₄溶液．
（5）在虛線框中畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑．
（6）用含有Al₂0₃、SiO₂和少量FeO•xFe₂O₃的鋁灰制備Al₂（SO₄）₃•18H₂O．工藝流程如下（部分操作和條件略）
Ⅰ．向鋁灰中加入過量稀H₂SO₄，過濾
Ⅱ．向濾液中加入過量KMnO₄溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH約為3；
Ⅲ．加熱，產(chǎn)生大量棕色沉淀，靜置，上層溶液呈紫紅色
Ⅳ．加入MnSO₄至紫紅色消失，過濾；
Ⅴ．濃縮、結(jié)晶、分離，得到產(chǎn)品．
已知：金屬離子的起始濃度為0.1mol•L^-1

	Al（OH）3	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀時	3.4	6.3	1.5
完全沉淀時	4.7	8.3	2.8

根據(jù)表中數(shù)據(jù)解釋步驟Ⅱ的目的：加入過量KMnO₄溶液，將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)PH為了使鐵離子完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀．

Answer 1

分析 Ⅰ．裝置A中鐵與氯氣反應，反應為：2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品；為防止外界空氣中的水蒸氣進入裝置使FeCl₃潮解，所以用裝置C無水氯化鈣來吸水，裝置D中用FeCl₂吸收Cl₂時的反應離子方程式2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收H₂S，離子方程式為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸，所以裝置E為氫氧化鈉溶液吸收氯氣．
（1）裝置A中鐵與氯氣反應生成氯化鐵；
（2）要使沉積的FeCl₃進入收集器，根據(jù)FeCl₃加熱易升華的性質(zhì)；
（3）防止FeCl₃潮解，不與水蒸氣接觸；
（4）B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品；裝置C的名稱為干燥管；檢驗FeCl₂是否失效應檢驗FeCl₂是否存在，可以用KMnO₄溶液檢驗；
（5）用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸；
（6）調(diào)節(jié)溶液的pH約為3，由表格數(shù)據(jù)可知，鐵離子完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀．

解答 解：Ⅰ．（1）氯氣具有強氧化性，將變價鐵氧化成高價鐵，生成氯化鐵，所以裝置A中鐵與氯氣反應生成氯化鐵，反應為2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，
故答案為：2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
（2）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl₃大部分進入收集器，第④步操作是對FeCl₃加熱發(fā)生升華使沉積的FeCl₃進入收集器，
故答案為：在沉積的FeCl₃固體下方加熱；
（3）為防止FeCl₃潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl₂⑤用干燥的N₂趕盡Cl₂，故選：②⑤；
（4）B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品，裝置C的名稱為干燥管；檢驗FeCl₂是否失效，應檢驗FeCl₂是否存在，可以用酸性KMnO₄溶液檢驗；
故答案為：冷卻，使FeCl₃沉積，便于收集產(chǎn)品；干燥管；酸性KMnO₄溶液；
（5）用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸，裝置E為，故答案為：；
（6）調(diào)節(jié)溶液的pH約為3，由表格數(shù)據(jù)可知，亞鐵離子、鋁離子不能形成沉淀，加入過量KMnO₄溶液，將亞鐵離子氧化為鐵離子，反應為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，調(diào)PH為了使鐵離子完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，
故答案為：加入過量KMnO₄溶液，將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)PH為了使鐵離子完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀．

點評 本題考查了制備無水FeCl₃實驗操作和實驗設(shè)計，題目難度中等，側(cè)重考查鐵、氯、硫及其化合物的性質(zhì)應用、實驗基本操作的分析判斷、實驗現(xiàn)象的推斷和應用，試題綜合性較強，有利于培養(yǎng)學生靈活應用基礎(chǔ)知識的能力．