Question

16．某化學小組模擬工業(yè)流程制備無水FeCl₃裝置示意圖（加熱及夾持裝置略去），再用副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S．經(jīng)查閱資料得知：無水FeCl₃在空氣中易潮解，加熱易升華．操作步驟如下：

①檢驗裝置的氣密性；
②通入下燥的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…
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）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl₃大部分進入收集器，少量沉積在反應管A右端．要使沉積的FeCl₃進入收集器，第④步操作是在沉積的FeCl₃固體下方加熱．
（2）操作步驟中，為防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步驟序號 ）②⑤．
（3）裝置B中冷水浴的作用為冷卻，使FeCl₃沉積，便于收集產(chǎn)品．
（4）裝置D中FeCl₂全部反應后，因失去吸收Cl₂的作用而失效．D中的副產(chǎn)品FeCl₃溶液可以吸收H₂S得到單質(zhì)硫，寫出該反應的離子方程式2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；．
（5）工業(yè)上制備無水FeCl3的一種工藝流程如下：

①吸收塔中發(fā)生反應的離子方程式為2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
②FeCl₃溶液得到晶體操作依次是：加熱濃縮、洗滌、干燥．
③用碘量法測定所得無水氣化鐵的質(zhì)量分數(shù)：稱取m克無水氣化鐵樣品，溶于稀鹽酸，再轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，用蒸餾水定容；取出10mL，加入稍過量的KI溶液，充分反應后，滴入指示劑淀粉溶液（填試劑名稱），用cmol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液進行滴定，終點時消耗VmL Na₂S₂O₃溶液（已知：I₂+2Na₂S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），則樣品中氯化鐵的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{162.5cV}{m}$%．

Answer 1

分析 因三氯化鐵易水解且鐵和水能在高溫下反應生成四氧化三鐵和氫氣，為防止副反應的發(fā)生，氯氣需要干燥，且尾氣必須處理防止污染環(huán)境，另外三氯化鐵易升華，則收集時需降溫使之冷卻結(jié)晶析出，同時可利用副產(chǎn)物三氯化鐵溶液吸收硫化氫氣體生成硫和氯化亞鐵，除去硫化氫氣體，據(jù)此分析解題；
（1）要使沉積的FeCl₃進入收集器，根據(jù)FeCl₃加熱易升華的性質(zhì)；
（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；
（4）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；
（5）氯氣與鐵在反應爐中反應生成氯化鐵，尾氣用吸收劑Q處理得到氯化鐵，故Q為氯化亞鐵，氯化鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到氯化鐵晶體，為防止氯化鐵水解，在HCl氣流中加熱蒸干氯化鐵晶體得到氯化鐵；
①尾氣中含有氯氣，由工藝流程可知，用吸水劑X在吸收塔中吸收氯氣，生成氯化鐵，所以吸水劑X為氯化亞鐵；
③淀粉遇碘變藍，據(jù)此選擇指示劑；VmLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物質(zhì)的量為V•10^-3 L×cmol/L=c•V•10^-3 mol，mg樣品需要0.01cVmolNa₂S₂O₃，根據(jù)關系式2Fe³⁺～I₂～S₂O₃^2-計算n（Fe³⁺），氯化鐵的物質(zhì)的量等于n（Fe³⁺），利用m=nM計算氯化鐵的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量分數(shù)定義計算；

解答 解：（1）對FeCl₃加熱發(fā)生升華使沉積的FeCl₃進入收集器，故答案為：在沉積的FeCl₃固體下方加熱；
（2）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；
（3）B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品，故答案為：冷卻，使FeCl₃沉積，便于收集產(chǎn)品；
（4）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：2FeCl₃+H₂S=2FeCl₂+2HCl+S↓，離子方程式為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；
（5）氯氣與鐵在反應爐中反應生成氯化鐵，尾氣用吸收劑Q處理得到氯化鐵，故Q為氯化亞鐵，氯化鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到氯化鐵晶體，為防止氯化鐵水解，在HCl氣流中加熱蒸干氯化鐵晶體得到氯化鐵．
①吸收塔中發(fā)生反應的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
③淀粉遇碘變藍，硅可以選擇淀粉作為指示劑；VmLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物質(zhì)的量為V•10^-3 L×cmol/L=c•V•10^-3 mol，則：
根據(jù)關系式：2Fe³⁺～I₂～2S₂O₃^2-
           2         2   
       n（Fe³⁺）           c•V•10^-3mol×10
所以 n（Fe³⁺）=c•V•10^-3 mol×10=0.01cVmol，
所以m克無水氯化鐵樣品中氯化鐵的質(zhì)量為0.01cVmol×162.5g/mol=1.625cVg
所以m克無水氯化鐵樣品中氯化鐵的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{1.625cVg}{mg}$×100%=$\frac{162.5cV}{m}$%，
故答案為：淀粉溶液；$\frac{162.5cV}{m}$%；

點評 本題考查學生對工藝流程的理解，涉及物質(zhì)的分離提純、鹽類的水解及滴定原理的應用與計算，難度中等，需要學生具有扎實的基礎知識與靈活運用知識解決問題的能力．