Question

3．FeCl₃在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)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(shè)計(jì)了制備無水FeCl₃的實(shí)驗(yàn)方案，裝置示意圖（加熱及夾持裝置略去）及操作步驟如下：

①檢驗(yàn)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(yīng)完成；
④…
⑤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(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃．
（2）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl₃大部分進(jìn)入收集器，少量沉積在反應(yīng)管A右端．要使沉積的FeCl₃進(jìn)入收集器，第④步操作是在沉積的FeCl₃固體下方加熱．
（3）操作步驟中，為防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步驟序號）②⑤．
（4）裝置B中冷水浴的作用為冷卻，使FeCl₃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(yīng)后，因失去吸收Cl₂的作用而失效，寫出檢驗(yàn)FeCl₂是否失效的試劑：K₃[Fe（CN）₆]溶液．
（5）在虛線框中畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑．
Ⅱ．該組同學(xué)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．
（6）FeCl₃與H₂S反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+H₂S═2Fe²⁺+S↓+2H⁺．
（7）電解池中H⁺在陰極放電產(chǎn)生H₂，陽極的電極反應(yīng)式為Fe²⁺-e^-═Fe³⁺．
（8）綜合分析實(shí)驗(yàn)Ⅱ的兩個反應(yīng)，可知該實(shí)驗(yàn)有兩個顯著優(yōu)點(diǎn)：
①H₂S的原子利用率為100%；
②FeCl₃得到循環(huán)利用．

Answer 1

分析 裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)，反應(yīng)為：2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品；為防止外界空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置使FeCl₃潮解，所以用裝置C無水氯化鈣來吸水，裝置D中用FeCl₂吸收Cl₂時的反應(yīng)離子方程式2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收H₂S，離子方程式為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸，所以裝置E為氫氧化鈉溶液吸收氯氣，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵，化學(xué)方程式為：2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
故答案為：2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
（2）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl₃大部分進(jìn)入收集器，第④步操作是對FeCl₃加熱發(fā)生升華使沉積的FeCl₃進(jìn)入收集器；
故答案為：在沉積的FeCl₃固體下方加熱；
（3）為防止FeCl₃潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl₂⑤用干燥的N₂趕盡Cl₂；
故選：②⑤；
（4）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(yàn)FeCl₂是否失效的試劑為K₃[Fe（CN）₆]溶液，生成藍(lán)色沉淀未失效，反之失效；
故答案為：冷卻，使FeCl₃沉積，便于收集產(chǎn)品；干燥管；K₃[Fe（CN）₆]溶液；
（5）氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸，裝置為：
；
故答案為：；
（6）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(yīng)，離子方程式為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；
故答案為：2Fe³⁺+H₂S═2Fe²⁺+S↓+2H⁺；
（7）電解池為電解亞鐵離子的溶液，H⁺在陰極放電產(chǎn)生H₂，陽極為亞鐵離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe²⁺-e^-═Fe³⁺；
故答案為：Fe²⁺-e^-═Fe³⁺；
（8）綜合分析實(shí)驗(yàn)Ⅱ的兩個反應(yīng)，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，
H₂S的原子利用率為100%、FeCl₃得到循環(huán)利用；
故答案為：FeCl₃得到循環(huán)利用．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)制備方案設(shè)計(jì)，主要考查了化學(xué)方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)方案評價、氧化還原反應(yīng)、環(huán)境保護(hù)等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析問題和解決問題的能量，注意相關(guān)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)與積累．