Question

7．FeCl₃在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)流程制備無(wú)水FeCl₃，再用副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S．

Ⅰ．經(jīng)查閱資料得知：無(wú)水FeCl₃在空氣中易潮解，加熱易升華．他們?cè)O(shè)計(jì)了制備無(wú)水FeCl₃的實(shí)驗(yàn)方案，裝置示意圖（加熱及夾持裝置略去）及操作步驟如下：
①檢驗(yàn)裝置的氣密性；
②通入干燥的Cl₂，趕盡裝置中的空氣；
③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應(yīng)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(qǐng)回答下列問題：
（1）裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃
（2）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl₃大部分進(jìn)入收集器，少量沉積在反應(yīng)管A右端．要使沉積的FeCl₃進(jìn)入收集器，第④步操作是在沉積的FeCl₃固體下方加熱
（3）操作步驟中，為防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步驟序號(hào)）②⑤
（4）裝置B中冷水浴的作用為冷卻，使FeCl₃沉積，便于收集產(chǎn)品，裝置C的名稱為干燥管；裝置D中FeCl₂全部反應(yīng)后，因失去吸收Cl₂的作用而失效，寫出檢驗(yàn)FeCl₂是否失效的試劑：酸性KMnO₄溶液．
（5）在虛線框中畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑．
（6）用含有Al₂0₃、SiO₂和少量FeO•xFe₂O₃的鋁灰制備Al₂（SO₄）₃•18H₂O．工藝流程如下（部分操作和條件略）
Ⅰ．向鋁灰中加入過(guò)量稀H₂SO₄，過(guò)濾
Ⅱ．向?yàn)V液中加入過(guò)量KMnO₄溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH約為3；
Ⅲ．加熱，產(chǎn)生大量棕色沉淀，靜置，上層溶液呈紫紅色
Ⅳ．加入MnSO₄至紫紅色消失，過(guò)濾；
Ⅴ．濃縮、結(jié)晶、分離，得到產(chǎn)品．
已知：金屬離子的起始濃度為0.1mol•L^-1

	Al（OH）3	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀時(shí)	3.4	6.3	1.5
完全沉淀時(shí)	4.7	8.3	2.8

根據(jù)表中數(shù)據(jù)解釋步驟Ⅱ的目的：加入過(guò)量KMnO₄溶液，將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)PH為了使鐵離子完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀．

Answer 1

分析 Ⅰ．裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)，反應(yīng)為：2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品；為防止外界空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置使FeCl₃潮解，所以用裝置C無(wú)水氯化鈣來(lái)吸水，裝置D中用FeCl₂吸收Cl₂時(shí)的反應(yīng)離子方程式2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收H₂S，離子方程式為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸，所以裝置E為氫氧化鈉溶液吸收氯氣．
（1）裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵；
（2）要使沉積的FeCl₃進(jìn)入收集器，根據(jù)FeCl₃加熱易升華的性質(zhì)；
（3）防止FeCl₃潮解，不與水蒸氣接觸；
（4）B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品；裝置C的名稱為干燥管；檢驗(yàn)FeCl₂是否失效應(yīng)檢驗(yàn)FeCl₂是否存在，可以用KMnO₄溶液檢驗(yàn)；
（5）用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸；
（6）調(diào)節(jié)溶液的pH約為3，由表格數(shù)據(jù)可知，鐵離子完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀．

解答 解：Ⅰ．（1）氯氣具有強(qiáng)氧化性，將變價(jià)鐵氧化成高價(jià)鐵，生成氯化鐵，所以裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵，反應(yīng)為2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，
故答案為：2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
（2）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl₃大部分進(jìn)入收集器，第④步操作是對(duì)FeCl₃加熱發(fā)生升華使沉積的FeCl₃進(jìn)入收集器，
故答案為：在沉積的FeCl₃固體下方加熱；
（3）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；
（4）B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品，裝置C的名稱為干燥管；檢驗(yàn)FeCl₂是否失效，應(yīng)檢驗(yàn)FeCl₂是否存在，可以用酸性KMnO₄溶液檢驗(yàn)；
故答案為：冷卻，使FeCl₃沉積，便于收集產(chǎn)品；干燥管；酸性KMnO₄溶液；
（5）用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸，裝置E為，故答案為：；
（6）調(diào)節(jié)溶液的pH約為3，由表格數(shù)據(jù)可知，亞鐵離子、鋁離子不能形成沉淀，加入過(guò)量KMnO₄溶液，將亞鐵離子氧化為鐵離子，反應(yīng)為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，調(diào)PH為了使鐵離子完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，
故答案為：加入過(guò)量KMnO₄溶液，將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)PH為了使鐵離子完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備無(wú)水FeCl₃實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，題目難度中等，側(cè)重考查鐵、氯、硫及其化合物的性質(zhì)應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)基本操作的分析判斷、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的推斷和應(yīng)用，試題綜合性較強(qiáng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．