Question

13．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
（3）不同溫度下六水合氯化鐵在水中的溶解度如表：

溫度/℃	0	20	80	100
溶解度（g/100 g 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，關閉彈簧夾K₂，并打開活塞a，緩慢滴加鹽酸．
Ⅱ當裝置A中不產(chǎn)生氣泡或量氣管和水準管液面不變時，關閉彈簧夾K₁，打開彈簧夾K₂，當A中溶液完全進入燒杯后關閉活塞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溶液的作用是把亞鐵離子全部氧化成三價鐵離子．
（2）為了測定廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分數(shù)，操作Ⅱ中“…”的內(nèi)容是裝置A中不產(chǎn)生氣泡或量氣管和水準管液面不變．
（3）從FeCl₃溶液制得FeCl₃•6H₂O晶體的操作步驟是：加入鹽酸后、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的離子方程式：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（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Fe₂Cl₆．
（6）FeCl₃的質(zhì)量分數(shù)通�？捎玫饬糠�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滴定過程中可能造成實驗結(jié)果偏低的是BC
A．錐形瓶未潤洗     B．錐形瓶中溶液變色后立刻停止滴定，進行讀數(shù)
C．滴定管尖嘴內(nèi)滴定前無氣泡，滴定終點發(fā)現(xiàn)氣泡    D．滴定終點時仰視讀數(shù)
②$\frac{162.5cV}{m}%$樣品中氯化鐵的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

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：加入鹽酸后，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，反應爐中進行的反應是 2Fe+3Cl₂=2FeCl₃，因此，進入吸收塔中的尾氣是沒有參加反應的氯氣，在吸收塔中氯氣被吸收劑吸收，反應后生成2FeCl₃溶液，所以吸收劑應是2FeCl₂溶液，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（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根據(jù)c（待測液）=$\frac{c（標準液）V（標準液）}{V（待測液）}$分析不當操作對相關物理量的影響，以此判斷濃度的誤差；
②根據(jù)2Fe³⁺+2I ^-=2Fe²⁺+I₂；  I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-；可得關系式：2Fe³⁺～I₂～2S₂O₃^2-，根據(jù)Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量求得氯化鐵的質(zhì)量，進而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；
（3）從FeCl₃溶液制得FeCl₃•6H₂O晶體的操作步驟是：加入鹽酸后，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
故答案為：鹽酸；
（4）從工業(yè)制備流程圖分析可知，反應爐中進行的反應是 2Fe+3Cl₂=2FeCl₃，因此，進入吸收塔中的尾氣是沒有參加反應的氯氣，在吸收塔中氯氣被吸收劑吸收，反應后生成2FeCl₃溶液，所以吸收劑應是2FeCl₂溶液，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（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）①A．錐形瓶未潤洗，導致標準液被稀釋，消耗的標準液體積偏高，則測定結(jié)果偏大，故A錯誤；
B．錐形瓶中溶液變色后立刻停止滴定，反應液未充分混合，進行讀數(shù)標準液使用偏少，測定結(jié)果偏低，故B正確；
C．滴定管尖嘴內(nèi)滴定前無氣泡，滴定終點發(fā)現(xiàn)氣泡，則標準液體積讀數(shù)偏小，測定結(jié)果偏低，故C正確；    
D．滴定終點時仰視讀數(shù)，讀數(shù)比實際偏大，測定結(jié)果偏大，故D錯誤；
故答案為：BC；
②由反應：2Fe³⁺+2I ^-=2Fe²⁺+I₂；  I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-；可得關系式：
2Fe³⁺-I₂-2S₂O₃^2-
1        1
n        cV×10^-3
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)量分數(shù)為$\frac{1.625cVg}{mg}×100%$=$\frac{162.5cV}{m}$%；
故答案為：$\frac{162.5cV}{m}%$．

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