Question

17．氯化鐵是常見(jiàn)的水處理劑，利用廢鐵屑可制備無(wú)水氯化鐵．實(shí)驗(yàn)室制備裝置和工業(yè)制備流程圖如下：

已知：（1）無(wú)水FeCl₃的熔點(diǎn)為555K、沸點(diǎn)為588K．
（2）廢鐵屑中的雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)
（3）不同溫度下六水合氯化鐵在水中的溶解度如下：

溫度/℃	0	20	80	100
溶解度（g/100g H2O）	74.4	91.8	525.8	535.7

實(shí)驗(yàn)室制備操作步驟如下：
Ⅰ．打開(kāi)彈簧夾K₁，關(guān)閉彈簧夾K₂，并打開(kāi)活塞a，緩慢滴加鹽酸．
Ⅱ．當(dāng)…時(shí)，關(guān)閉彈簧夾K₁，打開(kāi)彈簧夾K₂，當(dāng)A中溶液完全進(jìn)入燒杯后關(guān)閉活塞a．
Ⅲ．將燒杯中溶液經(jīng)過(guò)一系列操作后得到FeCl₃•6H₂O晶體．請(qǐng)回答：
（1）實(shí)驗(yàn)室制備裝置圖中，向A中加入鹽酸的儀器是分液漏斗，燒杯中加入足量的H₂O₂溶液的作用是（用離子方程式表示）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）為了測(cè)定廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可使鐵完全與鹽酸反應(yīng)，利用右邊裝置測(cè)定生成的氫氣的體積．則操作Ⅱ中“…”的內(nèi)容是裝置A中不產(chǎn)生氣泡或量氣管和水準(zhǔn)管液面不變．
（3）工業(yè)制備中反應(yīng)爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+3Cl₂=2FeCl₃．吸收塔中用FeCL₂溶液做吸收劑吸收尾氣，反應(yīng)的離子方程式2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺．
（4）工業(yè)制備過(guò)程中，從三氯化鐵溶液獲得FeCL₃.6H₂O的操作是加入稀鹽酸后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾．
（5）FeCl₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通�？捎玫饬糠�測(cè)定：稱(chēng)取m g無(wú)水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍過(guò)量的KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入幾滴淀粉溶液，并用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗V mL．[已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，M（FeCL₃）=162.5g/mol）]
①配制溶液時(shí)需要的儀器有天平（帶砝碼）、藥匙、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、100mL的容量瓶．
②樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{162.5cV}{m}$%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)裝置圖可知，向A中加入鹽酸的儀器是分液漏斗，根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置和操作步驟可知，實(shí)驗(yàn)室制備無(wú)水FeCl₃，是利用鐵與鹽酸反應(yīng)生成FeCl₂，然后把FeCl₂氧化成FeCl₃，先制得FeCl₃•6H₂O晶體，再脫結(jié)晶水制得無(wú)水FeCl₃．燒杯中足量的H₂O₂溶液是作氧化劑，把亞鐵離子全部氧化成三價(jià)鐵離子；
（2）鐵與鹽酸反應(yīng)完全時(shí)，不再產(chǎn)生氫氣，所以裝置A中不產(chǎn)生氣泡或量氣管和水準(zhǔn)管的液面不再變化，此時(shí)，可將A中FeCl₂溶液放入燒杯中進(jìn)行氧化．
（3）從工業(yè)制備流程圖分析可知，反應(yīng)爐中進(jìn)行的反應(yīng)是 2Fe+3Cl₂=2FeCl₃，因此，進(jìn)入吸收塔中的尾氣是沒(méi)有參加反應(yīng)的氯氣，在吸收塔中氯氣被吸收劑吸收，反應(yīng)后生成FeCl₃溶液，所以吸收劑應(yīng)是FeCl₂溶液；
（4）從FeCl₃溶液制得FeCl₃•6H₂O晶體的操作步驟是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．
 （5）①配制100mL溶液時(shí)需要的儀器有天平（帶砝碼）、藥匙、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、100mL的容量瓶；
②根據(jù)2Fe³⁺+2I ^-=2Fe²⁺+I₂；  I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-；可得關(guān)系式：2Fe³⁺～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-，根據(jù)Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量求得氯化鐵的質(zhì)量，進(jìn)而求樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）根據(jù)裝置圖可知，向A中加入鹽酸的儀器是分液漏斗，根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置和操作步驟可知，實(shí)驗(yàn)室制備無(wú)水FeCl₃，是利用鐵與鹽酸反應(yīng)生成FeCl₂，然后把FeCl₂氧化成FeCl₃，先制得FeCl₃•6H₂O晶體，再脫結(jié)晶水制得無(wú)水FeCl₃．燒杯中足量的H₂O₂溶液是作氧化劑，把亞鐵離子全部氧化成三價(jià)鐵離子，離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：分液漏斗；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）鐵與鹽酸反應(yīng)完全時(shí)，不再產(chǎn)生氫氣，所以裝置A中不產(chǎn)生氣泡或量氣管和水準(zhǔn)管的液面不再變化，此時(shí)，可將A中FeCl₂溶液放入燒杯中進(jìn)行氧化；
故答案為：裝置A中不產(chǎn)生氣泡或量氣管和水準(zhǔn)管液面不變（其他合理答案也給分）；
（3）從工業(yè)制備流程圖分析可知，反應(yīng)爐中進(jìn)行的反應(yīng)是 2Fe+3Cl₂=2FeCl₃，因此，進(jìn)入吸收塔中的尾氣是沒(méi)有參加反應(yīng)的氯氣，在吸收塔中氯氣被吸收劑吸收，反應(yīng)后生成FeCl₃溶液，所以吸收劑應(yīng)是FeCl₂溶液，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺；
故答案為：2Fe+3Cl₂=2FeCl₃；2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺；
（4）從FeCl₃溶液制得FeCl₃•6H₂O晶體的操作步驟是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥；
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
 （5）①配制100mL溶液時(shí)需要的儀器有天平（帶砝碼）、藥匙、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、100mL的容量瓶，
故答案為：100mL的容量瓶；
②求樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
由反應(yīng)：2Fe³⁺+2I ^-=2Fe²⁺+I₂；  I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-；可得關(guān)系式：
2Fe³⁺-I₂-2S₂O₃^2-
1        1
n        cV×10^-3
求得n（Fe³⁺）=cV×10^-3mol，則樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：
ω（Fe³⁺）=cV×10^-3mol×10×162.5g/mol×100%=$\frac{162.5cV}{m}$%；
故答案為：$\frac{162.5cV}{m}$%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、物質(zhì)的分離提純等基本操作、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用、溶度積有關(guān)計(jì)算等，難度中等，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．