Question

【題目】鐵有兩種氯化物，都是重要的化工試劑，它們的一些性質及制備方法如下所示：

Ⅰ．氯化鐵：熔點為306℃，沸點為315℃，易吸收空氣中的水分而潮解。工業上采用向500～600 ℃的鐵粉中通入氯氣來生產無水氯化鐵。

Ⅱ．氯化亞鐵：熔點為670 ℃，易升華。工業上采用向熾熱鐵粉中通入氯化氫來生產無水氯化亞鐵。

實驗室可用如圖所示的裝置模擬工業生產無水氯化鐵，請回答相關問題：

(1)裝置A用于KMnO4固體與濃鹽酸反應制氯氣，反應的離子方程式為_______。

(2)導管b口應與_______(從虛線框內裝置中選擇裝置后用字母代號填空)連接，這樣可避免反應系統與環境間的相互影響。

(3)實驗完成后，取廣口瓶C中收集到的產物進行如下測定①稱取4.52 g樣品溶于過量的稀鹽酸中；②加入足量H2O2；③再加入足量NaOH溶液；④過濾、洗滌后灼燒沉淀；⑤稱量所得紅棕色固體為2.40 g。則該樣品中鐵元素的質量分數為___________%(結果精確到小數點后兩位)。

(4)由以上數據分析和計算得出結論：

①用此裝置制得的無水氯化鐵含鐵量______(填“偏高”或“偏低”)，顯然其中含有較多的__________(填化學式)雜質。

②若要得到較純凈的無水氯化鐵，可采取的裝置改進措施是_________________。

Answer 1

【答案】2MnO4-＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O F 37.17 偏高 FeCl2 在裝置A、B間加裝一個盛有飽和食鹽水的洗氣瓶

【解析】

實驗的意圖是利用Fe與Cl2反應制取FeCl3，Cl2用KMnO4與濃鹽酸反應制得，由于濃鹽酸易揮發出氯化氫，所以Cl2中混有HCl和水蒸氣，用飽和食鹽水除去氯化氫，用濃硫酸去除水蒸氣；若不去除HCl，則Fe與HCl反應生成FeCl2混在FeCl3中；Cl2有毒，會污染環境，應用堿液吸收，另外，FeCl3易吸潮水解，所以收集裝置中應防止水蒸氣的進入。

(1)裝置A用于KMnO4固體與濃鹽酸反應制氯氣，發生反應的化學方程式為2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，離子方程式為2MnO4-＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O；

答案為：2MnO4-＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O；

(2)堿石灰為氫氧化鈉與生石灰的混合物，能夠與氯氣反應，也能夠吸收水蒸氣，干燥氣體；尾氣處理時，既要考慮Cl2的充分吸收，又要考慮防止水蒸氣進入裝置內，使氯化鐵吸潮水解，所以應選擇F裝置，從而確定導管b口應與F連接；

答案為：F；

(3)m(Fe2O3)=2.40g，n(Fe)==0.03mol，該樣品中鐵元素的質量分數為=37.17%；

答案為：37.17；

(4)①因為Cl2中的HCl與Fe反應生成FeCl2，混入FeCl3中，所以用此裝置制得的無水氯化鐵含鐵量偏高，顯然其中含有較多的FeCl2；

答案為：偏高；FeCl2；

②若要得到較純凈的無水氯化鐵，應在Cl2干燥前，除去Cl2中有的HCl，可采取的裝置改進措施是在裝置A、B間加裝一個盛有飽和食鹽水的洗氣瓶；

答案為：在裝置A、B間加裝一個盛有飽和食鹽水的洗氣瓶。