Question

13．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)制備流程圖如圖：

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表：

溫度/℃	0	20	80	100
溶解度（g/100 g 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)裝置A中不產(chǎn)生氣泡或量氣管和水準(zhǔn)管液面不變時(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）燒杯中足量的H₂O₂溶液的作用是把亞鐵離子全部氧化成三價(jià)鐵離子．
（2）為了測(cè)定廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，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）從FeCl₃溶液制得FeCl₃•6H₂O晶體的操作步驟是：加入鹽酸后、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．
（4）試寫(xiě)出吸收塔中反應(yīng)的離子方程式：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（5）捕集器溫度超過(guò)673K時(shí)，存在相對(duì)分子質(zhì)量為325的鐵的氯化物，該物質(zhì)的分子式為Fe₂Cl₆．
（6）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-）．
①滴定過(guò)程中可能造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低的是BC
A．錐形瓶未潤(rùn)洗     B．錐形瓶中溶液變色后立刻停止滴定，進(jìn)行讀數(shù)
C．滴定管尖嘴內(nèi)滴定前無(wú)氣泡，滴定終點(diǎn)發(fā)現(xiàn)氣泡    D．滴定終點(diǎn)時(shí)仰視讀數(shù)
②$\frac{162.5cV}{m}%$樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 （1）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FeCl₃溶液制得FeCl₃•6H₂O晶體的操作步驟是：加入鹽酸后，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．
（4）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2FeCl₃溶液，所以吸收劑應(yīng)是2FeCl₂溶液，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（5）捕集器收集的是氣態(tài)FeCl₃，F(xiàn)eCl₃的相對(duì)分子質(zhì)量是162.5，由相對(duì)分子質(zhì)量為325的鐵的氯化物可以推出，當(dāng)溫度超過(guò)673K時(shí)，二分子氣態(tài)FeCl₃可以聚合生成雙聚體Fe₂Cl₆；
（6）①根據(jù)c（待測(cè)液）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)液）V（標(biāo)準(zhǔn)液）}{V（待測(cè)液）}$分析不當(dāng)操作對(duì)相關(guān)物理量的影響，以此判斷濃度的誤差；
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)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；
故答案為：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；
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；
（3）從FeCl₃溶液制得FeCl₃•6H₂O晶體的操作步驟是：加入鹽酸后，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥；
故答案為：鹽酸；
（4）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2FeCl₃溶液，所以吸收劑應(yīng)是2FeCl₂溶液，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（5）捕集器收集的是氣態(tài)FeCl₃，F(xiàn)eCl₃的相對(duì)分子質(zhì)量是162.5，由相對(duì)分子質(zhì)量為325的鐵的氯化物可以推出，當(dāng)溫度超過(guò)673K時(shí)，二分子氣態(tài)FeCl₃可以聚合生成雙聚體Fe₂Cl₆；
故答案為：Fe₂Cl₆；
（6）①A．錐形瓶未潤(rùn)洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液被稀釋?zhuān)�消耗的�?biāo)準(zhǔn)液體積偏高，則測(cè)定結(jié)果偏大，故A錯(cuò)誤；
B．錐形瓶中溶液變色后立刻停止滴定，反應(yīng)液未充分混合，進(jìn)行讀數(shù)標(biāo)準(zhǔn)液使用偏少，測(cè)定結(jié)果偏低，故B正確；
C．滴定管尖嘴內(nèi)滴定前無(wú)氣泡，滴定終點(diǎn)發(fā)現(xiàn)氣泡，則標(biāo)準(zhǔn)液體積讀數(shù)偏小，測(cè)定結(jié)果偏低，故C正確；    
D．滴定終點(diǎn)時(shí)仰視讀數(shù)，讀數(shù)比實(shí)際偏大，測(cè)定結(jié)果偏大，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC；
②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
所以 n（Fe³⁺）=c•V•10^-3 mol×10=0.01cVmol，
所以m克無(wú)水氯化鐵樣品中氯化鐵的質(zhì)量為0.01cVmol×162.5g/mol=1.625cVg
所以m克無(wú)水氯化鐵樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{1.625cVg}{mg}×100%$=$\frac{162.5cV}{m}$%；
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．