Question

17．氯化鐵是常見的水處理劑，利用廢鐵屑可制備無水氯化鐵．實驗室制備裝置和工業(yè)制備流程圖如下：

已知：（1）無水FeCl₃熔點為555K、沸點為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

實驗室制備操作步驟如下：
Ⅰ．打開彈簧夾K₁，關(guān)閉活塞K₂，并打開活塞a，緩慢滴加鹽酸．
Ⅱ．當(dāng)…時，關(guān)閉彈簧夾K₁，打開彈簧夾K₂，當(dāng)A中溶液完全進入燒杯后關(guān)閉活塞a．
Ⅲ．將燒杯中溶液經(jīng)過一系列操作后得到FeCl₃•6H₂O晶體．請回答：
（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鐵離子．
（2）為了測定廢鐵屑中鐵的質(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、過濾、洗滌、干燥．
（4）試寫出吸收塔中反應(yīng)的離子方程式：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（5）捕集器溫度超過673K時，存在相對分子質(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)通常可用碘量法測定：稱取m g無水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍過量的KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入幾滴淀粉溶液，并用c mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗VmL（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
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)實驗裝置和操作步驟可知，實驗室制備無水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鐵離子；
（2）鐵與鹽酸反應(yīng)完全時，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，可將A中FeCl₂溶液放入燒杯中進行氧化．
（3）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)爐中進行的反應(yīng)是 2Fe+3Cl₂=2FeCl₃，因此，進入吸收塔中的尾氣是沒有參加反應(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的相對分子質(zhì)量是162.5，由相對分子質(zhì)量為325的鐵的氯化物可以推出，當(dāng)溫度超過673K時，二分子氣態(tài)FeCl₃可以聚合生成雙聚體Fe₂Cl₆；
（6）稱取m g無水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍過量的KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入幾滴淀粉溶液，此時溶液呈藍(lán)色，用 Na₂S₂O₃溶液滴定，滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，錐形瓶內(nèi)的溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變色．反應(yīng)達(dá)到終點，根據(jù)化學(xué)方程式求樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）根據(jù)實驗裝置和操作步驟可知，實驗室制備無水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鐵離子；
故答案為：把亞鐵離子全部氧化成三價鐵離子；
（2）鐵與鹽酸反應(yīng)完全時，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，可將A中FeCl₂溶液放入燒杯中進行氧化；
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：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
故答案為：鹽酸；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（4）從工業(yè)制備流程圖分析可知，反應(yīng)爐中進行的反應(yīng)是 2Fe+3Cl₂=2FeCl₃，因此，進入吸收塔中的尾氣是沒有參加反應(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的相對分子質(zhì)量是162.5，由相對分子質(zhì)量為325的鐵的氯化物可以推出，當(dāng)溫度超過673K時，二分子氣態(tài)FeCl₃可以聚合生成雙聚體Fe₂Cl₆，
故答案為：Fe₂Cl₆；
（6）稱取m g無水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍過量的KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入幾滴淀粉溶液，此時溶液呈藍(lán)色，用 Na₂S₂O₃溶液滴定，滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，錐形瓶內(nèi)的溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變色．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⁺）=$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×10×162.5g/mol}{mg}$×100%=$\frac{162.5cV}{m}$%，
故答案為：$\frac{162.5cV}{m}$%．

點評 本題考查學(xué)生對工藝流程的理解、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)計算等，難度中等，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)知識與靈活運用知識解決問題的能力．