Question

【題目】FeCl2是一種常用的還原劑、媒染劑。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室里用如下兩種方法來(lái)制備無(wú)水FeCl2。有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)如下：

	C6H5Cl(氯苯)	C6H4Cl2(二氯苯)	FeCl3	FeCl2
溶解性	不溶于水，易溶于苯、乙醇		不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯，易溶于乙醇，易吸水
熔點(diǎn)/℃	-45	53	304	670
沸點(diǎn)/℃	132	173	316，易升華	700

(1)用H2還原無(wú)水FeCl3制取FeCl2。有關(guān)裝置如下：

①H2還原少量無(wú)水FeCl3制取FeCl2的化學(xué)方程式為_____________。

②按氣流由左到右的方向，上述儀器的連接順序?yàn)?/span>B→A→___→___→___→E(填字母，裝置可多次使用)；A中長(zhǎng)頸漏斗的作用_____________。

③C中盛放的試劑是_____________。

(2)利用反應(yīng)2FeCl3+C6H5Cl2FeCl2+C6H4Cl2+HCl↑，制取無(wú)水FeCl2并測(cè)定FeCl3的轉(zhuǎn)化率。按如圖裝置，在三頸燒瓶中放入32.5 g無(wú)水氯化鐵和過(guò)量的氯苯，反應(yīng)開(kāi)始前先通N2一段時(shí)間，控制反應(yīng)溫度在一定范圍加熱3 h，反應(yīng)完成后繼續(xù)通一段時(shí)間N2至裝置冷卻后，分離提純得到粗產(chǎn)品。

①儀器a的作用是__________。

②反應(yīng)中提供過(guò)量氯苯的作用是__________。

③反應(yīng)結(jié)束后，冷卻實(shí)驗(yàn)裝置A，將三頸燒瓶?jī)?nèi)物質(zhì)倒出，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后，得到粗產(chǎn)品。洗滌所用的試劑可以是____，回收濾液中C6H5Cl的操作方法是______。

④反應(yīng)后將錐形瓶中溶液配成250 mL，量取25.00 mL所配溶液，用0.400 mol/L的NaOH溶液滴定，終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液為19.60 mL，則氯化鐵的轉(zhuǎn)化率為__________。

Answer 1

【答案】H2+2FeCl32FeCl2+2HCl C D C 平衡壓強(qiáng)，便于觀(guān)察裝置是否有堵塞 堿石灰 冷凝回流，防止有機(jī)物揮發(fā) 促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，提高FeCl3的轉(zhuǎn)化率 苯 蒸餾濾液 78.4％

【解析】

(1)H2還原無(wú)水FeCl3制取FeCl2，用B裝置H2，用A觀(guān)察H2的流速并平衡氣壓，用C裝置中的堿石灰干燥H2，干燥后的H2與無(wú)水FeCl3在D中發(fā)生反應(yīng)：H2+2FeCl32FeCl2+2HCl，為防止外界空氣中的水蒸氣進(jìn)入D裝置，D之后再連接一個(gè)C，最后用E裝置處理尾氣；

(2)在A三頸燒瓶中放入32.5 g無(wú)水氯化鐵和過(guò)量的氯苯，控制反應(yīng)溫度在一定范圍加熱3 h，發(fā)生反應(yīng)：2FeCl3+C6H5Cl2FeCl2+3C6H4Cl2+HCl↑，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻實(shí)驗(yàn)裝置A，將三頸燒瓶?jī)?nèi)物質(zhì)倒出，經(jīng)過(guò)濾、用苯洗滌、干燥后，得到粗產(chǎn)品，將濾液蒸餾，收集沸點(diǎn)132℃的餾分，回收C6H5C1，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，反應(yīng)開(kāi)始前先通N2一段時(shí)間，反應(yīng)完成后繼續(xù)通N2一段時(shí)間，在裝置A和B之間連接一個(gè)裝有無(wú)水氯化鈣(或P2O5或硅膠)的球形干燥管，以此解答該題。

(1)①H2還原無(wú)水FeCl3制取FeCl2的反應(yīng)為：H2+2FeCl32FeCl2+2HCl；

②用B裝置H2，用A觀(guān)察H2的流速并平衡氣壓，A中長(zhǎng)頸漏斗可以平衡壓強(qiáng)，同時(shí)也便于觀(guān)察裝置是否有堵塞；用C裝置干燥H2，干燥后的H2與無(wú)水FeCl3在D中發(fā)生反應(yīng)，為防止外界空氣中的水蒸氣進(jìn)入D裝置，D之后再連接一個(gè)C，最后用E裝置處理尾氣，故按氣流由左到右的方向，上述儀器的連接順序?yàn)椋?/span>BACDCE；A中長(zhǎng)頸漏斗的作用是平衡壓強(qiáng)，便于觀(guān)察裝置是否有堵塞；

③C的目的是干燥H2，用以吸收H2中的水蒸氣，其盛放的試劑是堿石灰；

(2)①儀器a為球形冷凝管，其作用是冷凝回流，防止有機(jī)物揮發(fā)；

②在裝置A會(huì)發(fā)生反應(yīng)：2FeCl3+C6H5Cl2FeCl2+C6H4Cl2+HCl↑，在反應(yīng)中使用過(guò)量的氯苯，可以促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，提高FeCl3的轉(zhuǎn)化率；

③反應(yīng)結(jié)束后，冷卻實(shí)驗(yàn)裝置A，三頸燒瓶?jī)?nèi)物質(zhì)主要是產(chǎn)物FeCl2，還有過(guò)量的氯苯及副產(chǎn)物C6H4Cl2，由題可知，氯苯和副產(chǎn)物C6H4Cl2易溶于苯、乙醇而不溶于水，FeCl2不溶于苯、C6H5Cl、C6H4Cl2，，易溶于水和乙醇，易吸水，故洗滌所用的試劑可以是苯；回收濾液中C6H5Cl的操作方法是蒸餾濾液，并收集沸點(diǎn)132℃的餾分；

④根據(jù)Fe元素守恒，可知32.5 g無(wú)水氯化鐵理論上生成FeCl2的物質(zhì)的量為：n(FeCl2)=n(FeCl3)==0.2 mol，HCl消耗標(biāo)準(zhǔn)液NaOH的物質(zhì)的量n(NaOH)=0.400 mol/L ×0.0196 L=7.84×10-3 mol，故根據(jù)反應(yīng)方程式中物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知反應(yīng)生成的n(FeCl2)=2n(HCl)=2×7.84×10-3 mol×=0.1568 mol，所以FeCl3的轉(zhuǎn)化率為×100%=78.4%。