4.氯化鐵是常見(jiàn)的水處理劑,工業(yè)上制備無(wú)水FeCl3的一種工藝如下:

(1)試寫(xiě)出吸收塔中吸收劑Q反應(yīng)的離子方程式:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
(2)六水合氯化鐵在水中的溶解度如下:
溫度/℃01020305080100
溶解度(g/100gH2O)74.481.991.8106.8315.1525.8535.7
從FeCl3溶液制得FeCl3•6H2O晶體的操作步驟是:加入少量鹽酸、加熱濃縮;、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥.再由FeCl3•6H2O晶體得到無(wú)水FeCl3的操作是:在氯化氫氣流中加熱FeCl3•6H2O晶體,得到無(wú)水FeCl3
(3)常溫下,若溶液的pH控制不當(dāng)會(huì)使Fe3+沉淀,pH=4時(shí),溶液中c(Fe3+)=4×10-8mol•L-1.(常溫下Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38).
(4)氯化鐵溶液稱為化學(xué)試劑中的“多面手”,寫(xiě)出SO2通入氯化鐵溶液中反應(yīng)的離子方程式SO2+2H2O+2Fe3+=2Fe2++4H++SO42-
(5)向氯化銅和氯化鐵的混合溶液中加入氧化銅粉末會(huì)產(chǎn)生新的沉淀,寫(xiě)出該沉淀的化學(xué)式Fe(OH)3.請(qǐng)用平衡移動(dòng)的原理,結(jié)合必要的離子方程式,對(duì)此現(xiàn)象作出解釋Fe3+會(huì)水解產(chǎn)生較多的H+:Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+,加入CuO與H+反應(yīng)生成Cu2+和H2O,降低了H+濃度,使得水解平衡正向移動(dòng),生成Fe(OH)3沉淀.

分析 氯氣與鐵在反應(yīng)爐中反應(yīng)生成氯化鐵,尾氣用吸收劑Q處理得到氯化鐵,故Q為氯化亞鐵,氯化鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到氯化鐵晶體,為防止氯化鐵水解,在HCl氣流中加熱蒸干氯化鐵晶體得到氯化鐵,
(1)尾氣中含有氯氣,由工藝流程可知,用吸收劑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濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥,鐵離子易水解應(yīng)在氯化氫氣流中加熱FeCl3•6H2O晶體;
(3)依據(jù)沉淀溶解平衡的溶度積,結(jié)合溶液PH計(jì)算得到;
(4)SO2通入氯化鐵溶液中,發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸根離子、鐵離子;
(5)Fe3+會(huì)水解產(chǎn)生較多的H+:Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+,加入CuO與H+反應(yīng)生成Cu2+和H2O,降低了H+濃度,使得水解平衡正向移動(dòng),生成Fe(OH)3沉淀,CuO促進(jìn)鐵離子水解.

解答 解:(1)尾氣中含有氯氣,由工藝流程可知,用吸收劑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加熱濃縮;再冷卻結(jié)晶,F(xiàn)e3+易水解,所以由FeCl3•6H2O晶體得到無(wú)水FeCl3,應(yīng)在氯化氫氣流中加熱FeCl3•6H2O晶體,得到無(wú)水FeCl3,
故答案為:加熱濃縮;冷卻結(jié)晶;在氯化氫氣流中加熱FeCl3•6H2O晶體,得到無(wú)水FeCl3
(3)當(dāng)溶液pH為4時(shí),溶液中c(OH-)=10-10mol/L,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)•c3(OH-)=4×10-38,所以溶液中c(Fe3+)=$\frac{4×1{0}^{-38}}{(1{0}^{-10})^{3}}$=4×10-8 mol•L-1,
故答案為:4×10-8;
(4)SO2通入氯化鐵溶液中,發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸根離子、鐵離子,離子反應(yīng)為SO2+2H2O+2Fe3+=2Fe2++4H++SO42-
故答案為:SO2+2H2O+2Fe3+=2Fe2++4H++SO42-
(5)因?yàn)镕e3+會(huì)水解產(chǎn)生較多的H+:Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+,加入CuO與H+反應(yīng)生成Cu2+和H2O,降低了H+濃度,使得水解平衡正向移動(dòng),生成Fe(OH)3沉淀,
故答案為:Fe(OH)3;Fe3+會(huì)水解產(chǎn)生較多的H+:Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+,加入CuO與H+反應(yīng)生成Cu2+和H2O,降低了H+濃度,使得水解平衡正向移動(dòng),生成Fe(OH)3沉淀.

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.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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19.化學(xué)與生產(chǎn)、生活、社會(huì)密切相關(guān).下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是( 。
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13.在下列溶液中,各組離子一定能夠大量共存的是( 。
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14.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1體積水中能溶解500體積的HCl氣體.若向水中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的44.8L HCl氣體配成1L溶液,假設(shè)氣體完全溶解,所得溶液中含HCl的物質(zhì)的量濃度為2.0 mol/L;
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同步練習(xí)冊(cè)答案