Question

實驗室可用氯氣與金屬鐵反應制備無水三氯化鐵，該化合物是棕紅色，易潮解，100 ℃左右時升華。下圖是兩個學生設計的實驗裝置，左邊的反應裝置相同，而右邊的產品收集裝置則不同，分別如(Ⅰ)和(Ⅱ)所示。試回答：

(1)B中反應的化學方程式為__________________________________________________。

(2)D中的反應開始前，需排除裝置中的空氣，應采取的方法是：__________________。

(3)D中反應化學方程式為____________________________________________________。

(4)裝置(Ⅰ)的主要缺點是____________________________________________________。

(5)裝置(Ⅱ)的主要缺點是____________________________________________________。

如果選用此裝置來完成實驗，則必須采取的措施是______________________________。

Answer 1

解析：本題告訴了考生，本實驗旨在用氯氣和金屬鐵反應制備無水三氯化鐵，并給出了實驗裝置示意圖。然后由反應原料的制取和制備反應的方程式，實驗操作中如何排出空氣，如何防止堵塞、潮解設問，是一道綜合測試實驗各個環(huán)節(jié)的應用題。

     由題設“制備三氯化鐵”可知D管中是鐵絲或鐵粉，并推知A、B、C應該是氯氣的發(fā)生和干燥裝置，A中加入濃鹽酸，B中應該讓濃鹽酸跟氧化劑作用(常用的是MnO₂或KMnO₄)。

要使D管中空氣排出，最方便的方法就是首先讓剛產生的氯氣去驅除它，此時D管中不要加熱。待到空氣驅凈、氯氣充滿D管時才在D管下加熱，以保證鐵和純氯氣反應。

    由于題干中已經告訴了我們，氯化鐵易升華，因此D管中FeCl₃容易升華而出，卻又特別容易重新冷凝，在裝置I中D管出口可能被堵塞，多余的氯氣并不能被濃H₂SO₄吸收，排放尾氣時將導致污染。

     而裝置Ⅱ和D管出口是廣口瓶，可免受堵塞，尾氣排放前有堿液吸收，這都是好的。但FeCl₃容易被潮解，堿液不足以抵擋潮氣，應在E、F之間加入干燥裝置。

答案：(1)4HCl+MnO₂MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑或16HCl+2KMnO₄2KCl+2MnCl₂+8H₂O+ 5Cl₂↑

(2)B中的反應進行一時間后，看到黃綠色氣體充滿裝置，再開始加熱D

(3)2Fe+3Cl₂2FeCl₃

(4)導管易被產品堵塞；尾氣排入空氣，易造成環(huán)境污染

(5)產品易潮解  在瓶E和F之間連接裝有干燥劑的裝置