Question

氯化鐵是常見(jiàn)的水處理劑，無(wú)水FeCl₃的熔點(diǎn)為555K、沸點(diǎn)為588K．工業(yè)上制備無(wú)水FeCl₃的一種工藝如下：

（1）試寫出吸收塔中反應(yīng)的離子方程式：

2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-

．
（2）已知六水合氯化鐵在水中的溶解度如下：

溫度/℃	0	10	20	30	50	80	100
溶解度（g/100gH20）	74.4	81.9	91.8	106.8	315.1	525.8	535.7

從FeCl₃溶液中獲得FeCl₃?6H₂O的方法是：

加入少量鹽酸加熱濃縮，再冷卻結(jié)晶

．
（3）捕集器中溫度超過(guò)673K，存在相對(duì)分子質(zhì)量為325的物質(zhì)，該物質(zhì)的分子式為：

Fe₂Cl₆

．
（4）室溫時(shí)在FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)溶液pH為2.7時(shí)，F(xiàn)e³⁺開(kāi)始沉淀；當(dāng)溶液pH為4時(shí)，c（Fe³⁺）=

1.1×10^-6

mol/L（已知：Ksp[Fe（OH）₃]=1.1×10^-36）．
（5）FeCl₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通�？捎玫饬糠�測(cè)定：稱取m克無(wú)水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，再轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶，用蒸餾水定容；取出10mL，加入稍過(guò)量的KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入某一指示劑并用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定用去V mL．（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）
①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是：

滴入最后一滴，溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，半分鐘內(nèi)不再變色

．
②樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

162.5cV

m

%

．
③某同學(xué)根據(jù)上述方案，使用上述（2）中獲得的FeCl₃?6H₂O樣品代替無(wú)水氯化鐵樣品進(jìn)行測(cè)定．通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%，其原因可能是

FeCl₃?6H₂O烘干時(shí)失去了部分結(jié)晶水

．

Answer 1

分析：（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．
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高氯化鐵的溶解度越高，由溶液獲得晶體需加熱蒸發(fā)、冷卻晶體，鐵離子易水解應(yīng)先加入少量的鹽酸．
（3）分子中Fe原子與Cl原子數(shù)目之比為1：3，令分子組成為（FeCl₃）_n，根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算n值，確定物質(zhì)的分子式．
（4）溶液pH為4時(shí)，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，由于Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-），據(jù)此計(jì)算溶液中c（Fe³⁺）．
（5）①滴入最后一滴，溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，半分鐘不再變色，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)．
②VmLNa₂S₂O₃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(guān)系式2Fe³⁺～I(xiàn)₂～S₂O₃^2-計(jì)算n（Fe³⁺），氯化鐵的物質(zhì)的量等于n（Fe³⁺），利用m=nM計(jì)算氯化鐵的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計(jì)算．
③FeCl₃?6H₂O烘干時(shí)失去了部分結(jié)晶水．

解答：解：（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．
氯化亞鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵，反應(yīng)離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高氯化鐵的溶解度越高，由溶液獲得晶體需加熱蒸發(fā)、冷卻晶體．Fe³⁺易水解應(yīng)先加入少量的鹽酸，抑制Fe³⁺水解，再熱蒸發(fā)、冷卻晶體獲得FeCl₃?6H₂O．
故答案為：加入少量鹽酸加熱濃縮，再冷卻結(jié)晶．
（3）分子中Fe原子與Cl原子數(shù)目之比為1：3，令分子組成為（FeCl₃）_n，該分子相對(duì)分子質(zhì)量為325，則：
（56+35.5×3）×n=325，解得，n=2，所以該物質(zhì)的分子式為Fe₂Cl₆．
故答案為：Fe₂Cl₆．
（4）當(dāng)溶液pH為4時(shí)，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，由于Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-）=1.1×10^-36，所以溶液中c（Fe³⁺）=

1.1×10-36

(10-10)3

=1.1×10^-6mol/L．
故答案為：1.1×10^-6．
（5）①滴入最后一滴，溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，半分鐘內(nèi)不再變色，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)．
故答案為：滴入最后一滴，溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，半分鐘內(nèi)不再變色．
②VmLNa₂S₂O₃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(guān)系式：2Fe³⁺～～～～～I(xiàn)₂～～～～～～2S₂O₃^2-
             2                          2  
            n（Fe³⁺）                 c?V?10^-3 mol×10
所以 n（Fe³⁺）=c?V?10^-3 mol×10=0.01cVmol，
所以m克無(wú)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(wú)水氯化鐵樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

1.625cVg

mg

×100%=

162.5cV

m

%．
故答案為：

162.5cV

m

%．
③FeCl₃?6H₂O烘干時(shí)失去了部分結(jié)晶水，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)大于100%．
故答案為：FeCl₃?6H₂O烘干時(shí)失去了部分結(jié)晶水．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)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(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(wèn)題的能力．注意（5）中計(jì)算，mg樣品需要Na₂S₂O₃的體積為滴定中的10倍，容易忽略．