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(zhì)及制備方法如下所示：

Ⅰ．氯化鐵：熔點(diǎn)為306℃，沸點(diǎn)為315℃，易吸收空氣中的水分而潮解。工業(yè)上采用向500～600 ℃的鐵粉中通入氯氣來(lái)生產(chǎn)無(wú)水氯化鐵。

Ⅱ．氯化亞鐵：熔點(diǎn)為670 ℃，易升華。工業(yè)上采用向熾熱鐵粉中通入氯化氫來(lái)生產(chǎn)無(wú)水氯化亞鐵。

實(shí)驗(yàn)室可用如圖所示的裝置模擬工業(yè)生產(chǎn)無(wú)水氯化鐵，請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題：

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

(2)導(dǎo)管b口應(yīng)與_______(從虛線框內(nèi)裝置中選擇裝置后用字母代號(hào)填空)連接，這樣可避免反應(yīng)系統(tǒng)與環(huán)境間的相互影響。

(3)實(shí)驗(yàn)完成后，取廣口瓶C中收集到的產(chǎn)物進(jìn)行如下測(cè)定①稱(chēng)取4.52 g樣品溶于過(guò)量的稀鹽酸中；②加入足量H2O2；③再加入足量NaOH溶液；④過(guò)濾、洗滌后灼燒沉淀；⑤稱(chēng)量所得紅棕色固體為2.40 g。則該樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________%(結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位)。

(4)由以上數(shù)據(jù)分析和計(jì)算得出結(jié)論：

①用此裝置制得的無(wú)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(xué)式)雜質(zhì)。

②若要得到較純凈的無(wú)水氯化鐵，可采取的裝置改進(jìn)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(gè)盛有飽和食鹽水的洗氣瓶

【解析】

實(shí)驗(yàn)的意圖是利用Fe與Cl2反應(yīng)制取FeCl3，Cl2用KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)制得，由于濃鹽酸易揮發(fā)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(yīng)生成FeCl2混在FeCl3中；Cl2有毒，會(huì)污染環(huán)境，應(yīng)用堿液吸收，另外，FeCl3易吸潮水解，所以收集裝置中應(yīng)防止水蒸氣的進(jìn)入。

(1)裝置A用于KMnO4固體與濃鹽酸反應(yīng)制氯氣，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)，也能夠吸收水蒸氣，干燥氣體；尾氣處理時(shí)，既要考慮Cl2的充分吸收，又要考慮防止水蒸氣進(jìn)入裝置內(nèi)，使氯化鐵吸潮水解，所以應(yīng)選擇F裝置，從而確定導(dǎo)管b口應(yīng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為=37.17%；

答案為：37.17；

(4)①因?yàn)?/span>Cl2中的HCl與Fe反應(yīng)生成FeCl2，混入FeCl3中，所以用此裝置制得的無(wú)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(wú)水氯化鐵，應(yīng)在Cl2干燥前，除去Cl2中有的HCl，可采取的裝置改進(jìn)措施是在裝置A、B間加裝一個(gè)盛有飽和食鹽水的洗氣瓶；

答案為：在裝置A、B間加裝一個(gè)盛有飽和食鹽水的洗氣瓶。