Question

2．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)生產(chǎn)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．他們設計了制備無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檢查裝置的氣密性；
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{\;加熱\;}}{\;}$2FeCl₃．
（2）實驗操作步驟中，為防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步驟序號）②④．
（3）裝置B中的冷水作用為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；裝置D中FeCl₂全部反應后，因為失去吸收Cl₂的作用而失效，寫出檢驗FeCl₂是否失效的試劑：酸性KMnO₄溶液．（選填“KSCN溶液”“酸性KMnO₄溶液”或“AgNO₃溶液”）
（4）在虛線框內(nèi)畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑
II．該組同學用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到單質(zhì)硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液．
FeCl₃與H₂S反應的離子方程式為2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺
電解池中H⁺在陰極放電產(chǎn)生H₂的體積為8.96L（標況），電解池中通過的電子數(shù)為0.8mol
綜合分析實驗 II的兩個反應，可知該實驗有兩個顯著優(yōu)點：
①H₂S的原子利用率100%；
②FeCl₃可以循環(huán)利用．

Answer 1

分析 本題是探究模擬工業(yè)生產(chǎn)流程制備無水FeCl₃，再用副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S的綜合題型，涉及制備氯化鐵時根據(jù)其易水解和受熱易升華的特性，要保持無氧干燥的反應環(huán)境，并利用加熱的方式防氯化鐵遇冷凝華，還考查了利用Fe²⁺的還原性用高錳酸鉀溶液檢驗其存在于溶液中，另外還利用氯化鐵的氧化性吸收硫化氫有毒氣體，利用電解反應后的溶液重新生成得到氯化鐵溶液循環(huán)利用，提高原料的利用率，據(jù)此可作答．
（1）裝置A中鐵與氯氣反應生成氯化鐵；
（2）防止FeCl₃潮解，不與水蒸氣接觸；
（3）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；
（4）為防止氯氣的尾氣污染環(huán)境，可用氫氧化鈉溶液吸收，不用考慮防倒吸；
Ⅱ三價鐵具有氧化性，硫化氫具有還原性，二者之間發(fā)生氧化還原反應，化學方程式為2FeCl₃+H₂S═2FeCl₂+S↓+2HCl，再改寫為離子反應方程式；
電解氯化亞鐵時，陰極陽離子得到電子發(fā)生還原反應生成H₂，每生成一個氫分子轉(zhuǎn)移2個電子，可結(jié)合氫氣的物質(zhì)的量計算轉(zhuǎn)移電子數(shù)目，結(jié)合綠色化學的理論并根據(jù)FeCl₃可以循環(huán)利用解答．

解答 解：（1）裝置A中鐵與氯氣反應生成氯化鐵，反應為2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2FeCl₃，故答案為：2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2FeCl₃；
（2）為防止FeCl₃潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl₂，④用干燥的N₂趕盡Cl₂，故答案為：②④；
（3）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，酸性高錳酸鉀溶液，裝置D中FeCl₂全部反應完后，因為失去吸收Cl₂的作用而失效，（注意“全部”字眼）檢驗FeCl₂是否失效就是檢驗二價鐵離子，試樣中同時含有三價鐵，應利用二價鐵的還原性，選擇酸性高錳酸鉀溶液，
故答案為：B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品；干燥管；酸性高錳酸鉀溶液；
（4）用氫氧化鈉溶液吸收含氯氣的尾氣，不需要考慮防倒吸，可用此裝置，故答案為：；

Ⅱ發(fā)生反應為2FeCl₃+H₂S=2FeCl₂+2HCl+S↓，離子方程式為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，陰極發(fā)生氫離子得電子的還原反應，2H⁺+2e^-═H ₂↑，H₂的體積為8.96L（標況）物質(zhì)的量為$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的是為0.4mol×2=0.8mol，
電解池中最終得到的FeCl₃可重新用來吸收H₂S，得到循環(huán)利用，
故答案為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；0.8mol；FeCl₃可以循環(huán)利用．

點評 本題是一道綜合題，難度中等，考查了學生運用知識解決問題的能力，涉及到的知識點較多，掌握基礎是關鍵．