Question

18．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：無水FeCl₃在空氣中易潮解，加熱易升華．他們設(shè)計了制備無水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）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：K₃溶液．
（5）在虛線框中畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑．
Ⅱ．該組同學(xué)用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到單質(zhì)硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液．
（6）FeCl₃與H₂S反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺．
（7）電解池中H⁺在陰極放電產(chǎn)生H₂，陽極的電極反應(yīng)式為Fe²⁺-e^-=Fe³⁺．
（8）綜合分析實(shí)驗(yàn)Ⅱ的兩個反應(yīng)，可知該實(shí)驗(yàn)有兩個顯著優(yōu)點(diǎn)：
①H₂S的原子利用率為100%；
②FeCl₃可以循環(huán)利用．

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無水氯化鈣來吸水，裝置D中用FeCl₂吸收Cl₂時的反應(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；K₃[Fe（CN）₆]溶液遇亞鐵鹽會生成藍(lán)色沉淀；
（5）尾氣中的Cl₂可以用NaOH吸收除去，用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸；
Ⅱ．（6）三價鐵具有氧化性，硫化氫具有還原性，二者之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，化學(xué)方程式為2FeCl₃+H₂S═2FeCl₂+S↓+2HCl，再改寫為離子反應(yīng)方程式；
（7）電解氯化亞鐵時，陰極陽離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；陽極陽離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（8）根據(jù)綠色化學(xué)的理論FeCl₃可以循環(huán)利用解答．

解答 解：Ⅰ．（1）氯氣具有強(qiáng)氧化性，將有變價的鐵元素氧化成高價鐵，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；Fe²⁺的檢驗(yàn)可通過與赤鐵鹽（K₃）生成藍(lán)色沉淀（騰化鹽）的方法來完成，
故答案為：冷卻，使FeCl₃沉積，便于收集產(chǎn)品；干燥管；K₃溶液；
（5）氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，所以可以用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸，尾氣吸收裝置E為：，
故答案為：．

Ⅱ．（6）三價鐵具有氧化性，硫化氫具有還原性，二者之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2FeCl₃+3H₂S=2FeCl₂+6HCl+3S↓，離子方程式為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；
（7）電解氯化亞鐵時，陰極發(fā)生氫離子得電子的還原反應(yīng)，2H⁺+2e^-═H ₂↑，陽極亞鐵離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺，
故答案為：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
（8）電解池中最終得到的FeCl₃可重新用來吸收H₂S，得到循環(huán)利用，
故答案為：FeCl₃可以循環(huán)利用．

點(diǎn)評 本題考查了制備無水FeCl₃實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)設(shè)計，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)知識的能力．