Question

20．工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量的廢鐵屑，可將其“變廢為寶”制成化工原料氯化鐵．實(shí)驗(yàn)室中利用如圖所示裝置探究由廢鐵屑制備FeCl₃•6H₂O晶體的原理并測定鐵屑中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（雜質(zhì)不溶于水且不與酸反應(yīng)）．
（1）裝置A的名稱為分液漏斗．
（2）檢驗(yàn)該裝置氣密性的具體操作如下：
①關(guān)閉關(guān)閉活塞a和活塞b；打開彈簧夾K₁；
②向水準(zhǔn)管中加水，使水準(zhǔn)管液面高于量氣管液面；
③一段時(shí)間后，水準(zhǔn)管內(nèi)液面高于量氣管內(nèi)液面，且液面差保持穩(wěn)定．
取m g廢鐵屑加入B裝置中，在A中加入足量的鹽酸后進(jìn)行下列操作：
Ⅰ．打開彈簧夾K₁，關(guān)閉活塞b，打開活塞a，緩慢滴加鹽酸．
Ⅱ．當(dāng)裝置D的量氣管一側(cè)液面不再下降時(shí)，關(guān)閉彈簧夾K₁，打開活塞b，當(dāng)A中溶液完全進(jìn)入燒杯后關(guān)閉活塞a、b．
Ⅲ．將燒杯中的溶液經(jīng)過一系列操作后得到FeCl₃•6H₂O晶體．
請回答：
（3）用離子方程式表示燒杯中足量的H₂O₂溶液的作用：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，量氣管和水準(zhǔn)管內(nèi)液面高度如上圖所示，為了使兩者液面相平，應(yīng)將水準(zhǔn)管下移（填“上移”或“下移”）．
（5）由FeCl₃溶液制得FeCl₃•6H₂O晶體的操作過程中不需要使用的儀器有de（填選項(xiàng)序號(hào)）．
a．蒸發(fā)皿   b．燒杯   c．酒精燈   d．分液漏斗   e．坩堝   f．玻璃棒   g．漏斗
（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若量氣管內(nèi)共收集到VmL氣體（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），則此廢鐵屑中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{2.5V×1{0}^{-3}}{m}$×100%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)裝置圖分析；
（2）檢驗(yàn)裝置的氣密性，應(yīng)該先形成密閉體系，在水準(zhǔn)管中加水，使水準(zhǔn)管液面高于量氣管液面，根據(jù)液面變化判斷；
（3）鹽酸與Fe反應(yīng)生成氯化亞鐵，加雙氧水把亞鐵離子氧化為鐵離子；
（4）水準(zhǔn)管的液面高，應(yīng)該降低水準(zhǔn)管的高度；
（5）根據(jù)從溶液中提取可溶性溶質(zhì)的操作分析；
（6）Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑，根據(jù)氫氣的體積求出物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式求出Fe的物質(zhì)的量、質(zhì)量，即可求出Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）由裝置圖可知裝置A為分液漏斗，故答案為：分液漏斗；
（2）檢驗(yàn)裝置的氣密性，應(yīng)該先形成密閉體系，即關(guān)閉活塞a和活塞b，打開彈簧夾K₁；然后在水準(zhǔn)管中加水，使水準(zhǔn)管液面高于量氣管液面，一段時(shí)間后，水準(zhǔn)管內(nèi)液面高于量氣管內(nèi)液面，且液面差保持穩(wěn)定，說明氣密性良好；
故答案為：關(guān)閉活塞a和活塞b；一段時(shí)間后，水準(zhǔn)管內(nèi)液面高于量氣管內(nèi)液面，且液面差保持穩(wěn)定；
（3）鹽酸與Fe反應(yīng)生成氯化亞鐵，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖侵苽銯eCl₃•6H₂O晶體，則要加雙氧水把亞鐵離子氧化為鐵離子，其反應(yīng)的離子方程式為H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）由裝置圖可知，水準(zhǔn)管的液面高，應(yīng)該降低水準(zhǔn)管的高度，即應(yīng)將水準(zhǔn)管下移，故答案為：下移；
（5）從溶液中提取可溶性溶質(zhì)的操作：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，則用到的儀器為蒸發(fā)皿、燒杯、酒精燈、玻璃棒、漏斗，則不需要分液漏斗和坩堝，
故答案為：de；
（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若量氣管內(nèi)共收集到VmL氣體，則n（H₂）=$\frac{V}{Vm}$=$\frac{V}{22400}$mol，由Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑可知，n（Fe）=n（H₂）=$\frac{V}{22400}$mol，
所以m（Fe）=nM=$\frac{V}{22400}$mol×56g/mol=2.5V×10^-3g，
則此廢鐵屑中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{2.5V×1{0}^{-3}g}{mg}$×100%=$\frac{2.5V×1{0}^{-3}}{m}$×100%，
故答案為：$\frac{2.5V×1{0}^{-3}}{m}$×100%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)的制備、物質(zhì)含量的測定，側(cè)重于考查基本實(shí)驗(yàn)操作、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)含量的有關(guān)計(jì)算等，難度中等，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力．