Question

氯化鐵是常見的水處理劑，利用廢鐵屑可制備無水氯化鐵．實驗室制備裝置和工業(yè)制備流程圖如圖：

已知：（1）無水FeCl₃的熔點為555K、沸點為588K．
（2）廢鐵屑中的雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)
（3）不同溫度下六水合氯化鐵在水中的溶解度如下：

溫度/℃	0	20	80	100
溶解度（g/100g H2O）	74.4	91.8	525.8	535.7

實驗室制備操作步驟如下：
Ⅰ．打開彈簧夾K₁，關(guān)閉彈簧夾K₂，并打開活塞a，緩慢滴加鹽酸．
Ⅱ．當…時，關(guān)閉彈簧夾K₁，打開彈簧夾K₂，當A中溶液完全進入燒杯后關(guān)閉活塞a．
Ⅲ．將燒杯中溶液經(jīng)過一系列操作后得到FeCl₃?6H₂O晶體．
請回答：
（1）燒杯中足量的H₂O₂溶液的作用是

 

．
（2）為了測定廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分數(shù)，操作Ⅱ中“…”的內(nèi)容是

 

．
（3）從FeCl₃溶液制得FeCl₃?6H₂O晶體的操作步驟是：加入

 

后、

 

、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶
過濾、洗滌、干燥．
（4）試寫出吸收塔中反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（5）捕集器溫度超過673K時，存在相對分子質(zhì)量為325的鐵的氯化物，該物質(zhì)的分子式為

 

．
（6）FeCl₃的質(zhì)量分數(shù)通常可用碘量法測定：稱取m g無水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍過量的KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入幾滴淀粉溶液，并用c mol?L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
①滴定終點的現(xiàn)象是：

 

②樣品中氯化鐵的質(zhì)量分數(shù)

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）根據(jù)實驗裝置和操作步驟可知，實驗室制備無水FeCl₃，是利用鐵與鹽酸反應(yīng)生成FeCl₂，然后把FeCl₂氧化成FeCl₃，先制得FeCl₃?6H₂O晶體，再脫結(jié)晶水制得無水FeCl₃．燒杯中足量的H₂O₂溶液是作氧化劑，把亞鐵離子全部氧化成三價鐵離子；
（2）鐵與鹽酸反應(yīng)完全時，不再產(chǎn)生氫氣，所以裝置A中不產(chǎn)生氣泡或量氣管和水準管的液面不再變化，此時，可將A中FeCl₂溶液放入燒杯中進行氧化．
（3）從FeCl₃溶液制得FeCl₃?6H₂O晶體的操作步驟是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（4）從工業(yè)制備流程圖分析可知，反應(yīng)爐中進行的反應(yīng)是 2Fe+3Cl₂=2FeCl₃，因此，進入吸收塔中的尾氣是沒有參加反應(yīng)的氯氣，在吸收塔中氯氣被吸收劑吸收，反應(yīng)后生成2FeCl₃溶液，所以吸收劑應(yīng)是2FeCl₂溶液，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺．
（5）捕集器收集的是氣態(tài)FeCl₃，F(xiàn)eCl₃的相對分子質(zhì)量是162.5，由相對分子質(zhì)量為325的鐵的氯化物可以推出，當溫度超過673K時，二分子氣態(tài)FeCl₃可以聚合生成雙聚體Fe₂Cl₆；
（6）①稱取m g無水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍過量的KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入幾滴淀粉溶液，此時溶液呈藍色，用 Na₂S₂O₃溶液滴定，滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，錐形瓶內(nèi)的溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變色．所以滴定終點的現(xiàn)象是：溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變色．
②根據(jù)化學(xué)方程式求樣品中氯化鐵的質(zhì)量分數(shù)．

解答： 解：（1）根據(jù)實驗裝置和操作步驟可知，實驗室制備無水FeCl₃，是利用鐵與鹽酸反應(yīng)生成FeCl₂，然后把FeCl₂氧化成FeCl₃，先制得FeCl₃?6H₂O晶體，再脫結(jié)晶水制得無水FeCl₃．燒杯中足量的H₂O₂溶液是作氧化劑，把亞鐵離子全部氧化成三價鐵離子；
故答案為：把亞鐵離子全部氧化成三價鐵離子；
（2）鐵與鹽酸反應(yīng)完全時，不再產(chǎn)生氫氣，所以裝置A中不產(chǎn)生氣泡或量氣管和水準管的液面不再變化，此時，可將A中FeCl₂溶液放入燒杯中進行氧化；
故答案為：裝置A中不產(chǎn)生氣泡或量氣管和水準管液面不變（其他合理答案也給分）；
（3）從FeCl₃溶液制得FeCl₃?6H₂O晶體的操作步驟是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
故答案為：鹽酸；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（4）從工業(yè)制備流程圖分析可知，反應(yīng)爐中進行的反應(yīng)是 2Fe+3Cl₂=2FeCl₃，因此，進入吸收塔中的尾氣是沒有參加反應(yīng)的氯氣，在吸收塔中氯氣被吸收劑吸收，反應(yīng)后生成2FeCl₃溶液，所以吸收劑應(yīng)是2FeCl₂溶液，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺；
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺；
（5）捕集器收集的是氣態(tài)FeCl₃，F(xiàn)eCl₃的相對分子質(zhì)量是162.5，由相對分子質(zhì)量為325的鐵的氯化物可以推出，當溫度超過673K時，二分子氣態(tài)FeCl₃可以聚合生成雙聚體Fe₂Cl₆；
故答案為：Fe₂Cl₆；
（6）①稱取m g無水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍過量的KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入幾滴淀粉溶液，此時溶液呈藍色，用 Na₂S₂O₃溶液滴定，滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，錐形瓶內(nèi)的溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變色．所以滴定終點的現(xiàn)象是：溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變色．；
故答案為：溶液由藍色變無色，且半分鐘內(nèi)不變色；
②求樣品中氯化鐵的質(zhì)量分數(shù)
由反應(yīng)：2Fe³⁺+2I ^-=2Fe²⁺+I₂；  I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-；可得關(guān)系式：
2Fe³⁺-I₂-2S₂O₃^2-
1        1
n        cV×10^-3
求得n（Fe³⁺）=cV×10^-3mol，則樣品中氯化鐵的質(zhì)量分數(shù)為：
ω（Fe³⁺）=cV×10^-3mol×10×162.5g/mol×100%=

162.5cV

m

%；
故答案為：

162.5cV

m

%．

點評：本題考查學(xué)生對工藝流程的理解、物質(zhì)的分離提純等基本操作、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用、溶度積有關(guān)計算等，難度中等，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)知識與靈活運用知識解決問題的能力．