Question

8．三氯化鐵是中學化學實驗室中常用的化學試劑．同學們利用廢鐵屑（含少量銅雜質）來探究制備FeCl₃•6H₂O的方法，同學甲設計的實驗裝置如圖所示，其實驗步驟如下：A中放有廢鐵屑，燒杯中盛有足量的稀硝酸，實驗時先打開a并關閉b，用分液漏斗向A中加入過量的鹽酸充分反應，此時溶液呈淺綠色；再打開b進行過濾，過濾結束后，取燒杯內溶液倒入蒸發(fā)皿加熱，蒸發(fā)掉部分水并使剩余HNO₃分解，再降溫結晶得FeCl₃•6H₂O晶體．
填寫下列空白：
（1）滴加鹽酸時，發(fā)現(xiàn)反應速率較之鹽酸與純鐵粉反應要快，其原因是廢鐵屑中的不溶性雜質與Fe在鹽酸中構成原電池，加快了反應速率．
（2）燒杯內放過量稀HNO₃的原因是3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O（用離子方程式表示）．
（3）整個實驗過程中，彈簧夾a都必須打開，除為排出產(chǎn)生的氣體外，另一個目的是使裝置內部與外界大氣相通，便于A中液體流下．
（4）乙同學對該實驗進行了改進，他是用空燒杯盛接濾液，加入適當?shù)脑噭�，然后在HC1的氣流中、一定溫度下蒸發(fā)、濃縮、降溫結晶而得到純凈的FeCl₃•6H₂O，你認為加入的試劑可以是①②．（填序號）
①適量氯氣                  ②適量過氧化氫和稀鹽酸
③酸性高錳酸鉀溶液          ④氫氧化鈉溶液．

Answer 1

分析 驗的目的是制備FeCl₃•6H₂O，由裝置圖可知，在A中廢鐵屑與鹽酸反應生成氯化亞鐵，經(jīng)過濾可分離出銅，氯化亞鐵和過量的鹽酸流入燒杯中，硝酸將氯化亞鐵氧化生成氯化鐵，經(jīng)蒸發(fā)濃縮反應液，蒸發(fā)掉部分水并使剩余HNO₃分解，再降溫結晶得FeCl₃•6H₂O晶體，
（1）金屬的溶解可借助形成原電池使反應速率加快；
（2）稀HNO₃有強氧化性，使Fe²⁺ 全部氧化成Fe³⁺；
（3）保證容器內外壓強相等，使分液漏斗中的酸可滴入A中；
（4）把氯化亞鐵氧化為氯化鐵，同時不能引入雜質，可選擇綠色氧化劑來完成這一目的

解答 解：實驗的目的是制備FeCl₃•6H₂O，由裝置圖可知，在A中，廢鐵屑與鹽酸反應生成氯化亞鐵，經(jīng)過濾可分離出銅，氯化亞鐵和過量的鹽酸流入燒杯中，硝酸將氯化亞鐵氧化生成氯化鐵，經(jīng)蒸發(fā)濃縮反應液，蒸發(fā)掉部分水并使剩余HNO₃分解，再降溫結晶得FeCl₃•6H₂O晶體，
（1）廢鐵屑（含少量銅雜質）加鹽酸后，Cu與鐵形成Fe-Cu原電池使反應速率加快，
故答案為：廢鐵屑中的不溶性雜質與Fe在鹽酸中構成原電池，加快了反應速率；
（2）過量的稀HNO₃保證使Fe²⁺ 全部氧化成Fe³⁺；反應的離子方程式是：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）整個實驗過程中，彈簧夾a都必須打開，則裝置與大氣相同，使分液漏斗中的酸可滴入A中，
故答案為：使裝置內部與外界大氣相通，便于A中液體流下；
（4）把氯化亞鐵氧化為氯化鐵，同時不能引入雜質，所以選用適量過氧化氫和稀鹽酸，或用雙氧水，
故答案為：①②．

點評 本題是利用含銅的廢鐵屑制備FeCl₃•6H₂O的實驗探究，考查了制備方案的設計，涉及了Fe²⁺的氧化、溶液的蒸發(fā)結晶及Fe³⁺的防水解，還考查了用原電池理論解釋純鐵沒有廢鐵屑溶解速率快的原因，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．