Question

氯化鐵是一種重要的化工原料，無水氯化鐵遇潮濕空氣極易吸水生成FeCl₃?nH₂O．
（1）實(shí)驗(yàn)室用如下裝置（部分加熱、夾持等裝置已略去）制備無水氯化鐵固體．

①裝置A中儀器z的名稱是

 

．
②簡(jiǎn)述檢驗(yàn)裝置A氣密性的操作：

 

．
③按氣流方向連接各儀器接口，順序?yàn)閍→

 

→

 

→

 

→

 

→b→c→

 

→

 

，裝置D的作用是

 

．
（2）工業(yè)上制備無水氯化鐵的一種工藝流程如下：

①吸收塔中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．
②簡(jiǎn)述由FeCl₃.6H₂O晶體得到無水氯化鐵的操作：

 

．
③用碘量法測(cè)定所得無水氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：稱取m克無水氯化鐵樣品，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(yīng)后，滴入指示劑

 

（填試劑名稱），用c mol?L^-1的Na₂S₂O₃溶液進(jìn)行滴定，終點(diǎn)時(shí)消耗V mL Na₂S₂O₃溶液（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）．則樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
（3）若已知：
Fe（OH）₃（aq）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq）△H=a kJ?mol^-1
H₂O（I）?H⁺（aq）+OH^-（aq）△H=b kJ?mol^-1
請(qǐng)寫出Fe³⁺發(fā)生水解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),鐵的化學(xué)性質(zhì)

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）①依據(jù)裝置圖中儀器形狀和用途分析；
②分析裝置圖可知A中的反應(yīng)為濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)生成氯化錳和氯氣的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)裝置氣密性檢查利用裝置壓強(qiáng)變化和液面變化分析；
③制取出的氯氣中含有HCl雜質(zhì)氣體，需要利用飽和食鹽水除去，然后對(duì)氯氣進(jìn)行干燥，再通入B，最后為了防止空氣中水蒸氣進(jìn)入B，需增加干燥裝置，據(jù)此解答即可；
（2）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淀粉遇碘變藍(lán)，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(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；
（3）利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱，可寫出Fe³⁺發(fā)生水解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式．

解答： 解：（1）①裝置圖中儀器形狀和用途可知，儀器X的名稱為分液漏斗，故答案為：分液漏斗；
②A中的反應(yīng)為濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)生成氯化錳和氯氣的反應(yīng)，反應(yīng)中產(chǎn)生氯氣，實(shí)驗(yàn)裝置氣密性檢查利用裝置壓強(qiáng)變化和液面變化分析，關(guān)閉a處的活塞，向分液漏斗中加水至其液面高于試管中的液面，（停止加水）一段時(shí)間后液面高度差沒變化，說明裝置不漏氣，故答案為：關(guān)閉活塞，向分液漏斗中加水至其液面高于試管中的液面，（停止加水）一段時(shí)間后液面高度差沒變化，說明裝置不漏氣；
③制取出的氯氣中含有HCl雜質(zhì)氣體，需要利用飽和食鹽水除去，液體洗氣需長(zhǎng)管進(jìn)，短管出，故a連接h-i，然后對(duì)氯氣進(jìn)行干燥，同理：i連接d-e，再通入B，即e連接b-c，最后為了防止空氣中水蒸氣進(jìn)入B，需增加干燥裝置，故c連接f-g，
故答案為：h、i、d、e、f、g；防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入B；
（2）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淀粉遇碘變藍(lán)，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(guān)系式：2Fe³⁺～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-
           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?jǐn)?shù)為

1.625cVg

mg

×100%=

162.5cV

m

%，
故答案為：淀粉溶液；

162.5cV

m

%；
（3）Fe³⁺發(fā)生水解反應(yīng)的方程式為Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，
已知①Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq）△H=akJ?mol^-1
②H₂O（l）?H⁺（aq）+OH^-（aq）△H=bkJ?mol^-1，
則利用蓋斯定律將②×3-①可得Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）kJ?mol^-1，
故答案為：Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）kJ?mol^-1．

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)解決問題的能力．注意（2）中計(jì)算，mg樣品需要Na₂S₂O₃的體積為滴定中的10倍，容易忽略．