题目内容

7．FeCl3在现代工业生产中应用广泛．某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S．
Ⅰ．经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华．他们设计了制备无水 FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检验装置的气密性；
②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；
④…
⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的H2赶尽Cl2，将收集器密封．
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2FeCl3．
（2）操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）②⑤．
（3）如果没有装置C的设计，会导致D装置中水挥发到接受器，使FeCl3潮解．
（4）用离子方程式表示虚线框E中所增加装置和试剂的作用：、Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O．
（5）用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫，请写出反应的离子方程式：2Fe3++2H2S=2Fe2++2H++S↓．
Ⅱ．反应结束后，将收集器中所得固体完全溶于稀盐酸，小组同学对所得溶液金属阳离子的成分有三种观点：①只有Fe3+；②只有Fe2+；③既有Fe3+又有Fe2+．
为探究溶液的组成，实验如下：
实验步骤实验现象实验结论及反应离子方程式
①取少量所得溶液于试管中，加入少量KSCN溶液．
溶液中出现红色．		说明：假设②不成立，假设①或③成立；
反应的离子方程式是Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3．
②另取少量所得溶液于试管中，加入少量酸性 KMnO4溶液．溶液紫红色退去
说明：假设②或③成立．
综合上述实验分析，所得溶液中含有的金属阳离子有Fe3+、Fe2+．

分析 Ⅰ、装置A中铁与氯气反应，反应为：2Fe+3Cl2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3，B中的冷水作用为是冷却FeCl3使其沉积，便于收集产品；为防止外界空气中的水蒸气进入装置使FeCl3潮解，所以用装置C无水氯化钙来吸水，装置D中用FeCl2吸收Cl2时的反应离子方程式2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-，用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，用氢氧化钠溶液吸收的是氯气，不用考虑防倒吸，所以装置E为氢氧化钠溶液吸收氯气．
（1）装置A中铁与氯气反应生成氯化铁；
（2）防止FeCl3潮解，不与水蒸气接触；
（3）为防止外界空气中的水蒸气进入装置使FeCl3潮解，所以用装置C无水氯化钙来吸水；
（4）为防止氯气排放到空气中污染环境，用氢氧化钠溶液吸收的是氯气；
（5）氯化铁具有氧化性能氧化硫化氢生成硫单质，氯化铁被还原为氯化亚铁，据此书写离子方程式；
Ⅱ、A中可能含有两种金属阳离子；根据Fe3+遇KSCN溶液，溶液变红，Fe2+遇KSCN溶液，溶液不变红，根据Fe2+、Cl-都能被酸性KMnO4溶液氧化，但还原性：Fe2+＞Cl-，逐滴加入的酸性KMnO4溶液，先将Fe2+氧化，而使KMnO4紫色褪去，故可能含有Fe2+；或加入的酸性KMnO4溶液，将Cl-氧化，而使KMnO4紫色褪去．

解答 解：Ⅰ、（1）氯气具有强氧化性，将变价铁氧化成高价铁，生成氯化铁，所以装置A中铁与氯气反应生成氯化铁，反应为2Fe+3Cl2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3，
故答案为：2Fe+3Cl2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3；
（2）为防止FeCl3潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl2⑤用干燥的N2赶尽Cl2，故选：②⑤；
（3）如果没有装置C的设计，会导致水蒸气进入装置使FeCl3潮解，故答案为：D装置中水挥发到接受器，使FeCl3潮解；
（4）装置E应为如图所示装置，，目的是为防止氯气排放到空气中污染环境，用氢氧化钠溶液吸收的是氯气，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠，次氯酸钠和水，反应的离子方程式为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，
故答案为：、Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O；
（5）用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫，反应的离子方程式为：2Fe3++2H2S=2Fe2++2 H++S↓，
故答案为：2Fe3++2H2S=2Fe2++2 H++S↓；
Ⅱ、A中可能含有两种金属阳离子，即含有Fe3+和Fe2+，Fe3+遇KSCN溶液，溶液变红，Fe2+遇KSCN溶液，溶液不变红，所以取少量溶液A于试管中，溶液呈红色，说明溶液中含Fe3+，则假设②不成立，假设①或③成立，离子方程式：Fe3++3SCN-═Fe（SCN）3，酸性KMnO4溶液可以氧化Fe2+、Cl-，使KMnO4紫色褪去，因还原性：Fe2+＞Cl-，逐滴加入的酸性KMnO4溶液，先将Fe2+氧化，而使KMnO4紫色褪去，故可能含有Fe2+；或加入的酸性KMnO4溶液，将Cl-氧化，而使KMnO4紫色褪去，所以得到结论为：假设②或③成立，综合上述分析可知，所得溶液中含有的金属阳离子有Fe3+、Fe2+，
故答案为：含有Fe3+和Fe2+；

实验步骤实验现象实验结论及反应离子方程式
溶液中出现红色Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3
假设②或③成立　　                                        　　                                
Fe3+、Fe2+．

点评 本题考查了制备无水FeCl3实验操作和实验设计，题目难度中等，侧重考查铁、氯、硫及其化合物的性质应用、实验基本操作的分析判断、实验现象的推断和应用，试题综合性较强，有利于培养学生灵活应用基础知识的能力．

练习册系列答案
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A．升高温度，平衡常数增大
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20．在一支试管皂加人少量AlCl3溶液，然后滴加过量氨水，现象为产生白色沉淀，取上述所得Al（OH）3沉淀分别盛放在两支试管中，往一支中滴加盐酸，现象为白色沉淀消失，反应的离子方程式为Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O，往另一支试管里滴加过量NaOH溶液，现象为白色沉淀消失，反应的离子方程式为Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O，说明Al（OH）3为两性氢氧化物．
2．FeCl3在现代工业生产中应用广泛．某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S．
I．经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华．他们设计了制备无FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检查装置的气密性；
②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成
④体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2FeCl3．
（2）实验操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）②④．
（3）装置B中的冷水作用为B中的冷水作用为是冷却FeCl3使其沉积，便于收集产品；装置C的名称为干燥管；装置D中FeCl2全部反应后，因为失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：酸性KMnO4溶液．（选填“KSCN溶液”“酸性KMnO4溶液”或“AgNO3溶液”）
（4）在虚线框内画出尾气吸收装置E并注明试剂
II．该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液．
FeCl3与H2S反应的离子方程式为2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+
电解池中H+在阴极放电产生H2的体积为8.96L（标况），电解池中通过的电子数为0.8mol
综合分析实验 II的两个反应，可知该实验有两个显著优点：
①H2S的原子利用率100%；
②FeCl3可以循环利用．
12．氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，易分解、易水解，可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等．某化学兴趣小组用模拟制备氨基甲酸铵，反应的化学方程式如下：2NH3（g）+CO2（g）?NH2COONH4（s）△H＜0
（1）如用1图装置制取氨气，选择的试剂可以是BC（填序号）．
A．氯化铵固体与消石灰固体      B．浓氨水与碱石灰
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（2）制备氨基甲酸铵的装置如图2，把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中．当悬浮物较多时，停止制备．（注：四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质）

①发生器用冰水冷却的原因是降低温度，促平衡正向移动，提高反应物转化率（或降低温度，防止因反应放热造成产物分解）；液体石蜡鼓泡瓶的作用是通过观察气泡，调节NH3与CO2通入比例．
②尾气处理装置如图3所示．
双通玻璃管的作用：防止倒吸；浓硫酸的作用：吸收多余氨气、防止空气中水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解．
（3）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7820g，用足量石灰水充分处理后，使所有碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.000g．则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为79.80%．
[Mr（NH2COONH4）=78、Mr（NH4HCO3）=79、Mr（CaCO3）=100]．
19．硫酸亚锡（SnSO4）是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业．某研究小组设计SnSO4制备路线如下：

查阅资料：
Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式，Sn2+易被氧化．
Ⅱ．SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡
回答下列问题：
（1）锡元素原子的核电荷数为50，与碳元素属于同一主族，锡元素在周期表中的位置是第五周期ⅣA族．
（2）操作Ⅰ是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤．
（3）SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解，请用平衡移动原理解释原因SnCl2水解，发生SnCl2+H2O?Sn（OH）Cl+HCl，加入盐酸，使该平衡向左移动，抑制Sn2+水解．
（4）加入Sn粉的作用有两个：①调节溶液pH  ②防止Sn2+被氧化．
（5）反应Ⅰ得到沉淀是SnO，得到该沉淀的离子反应方程式是Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑．
（6）酸性条件下，SnSO4还可以用作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O．
（7）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：
①将试样溶于盐酸中，发生的反应为：Sn+2HCl═SnCl2+H2↑；
②加入过量的FeCl3溶液；
③用已知浓度的K2Cr2O7滴定②中生成的Fe2+，发生的反应为：6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl═6FeCl3+2KCl+2CrCl3+7H2O．取1.226g 锡粉，经上述各步反应后，共用去0.100mol/L K2Cr2O7溶液32.0mL．锡粉中锡的质量分数是93.2%．
16．己知X、Y、Z、W、N、U、V是短周期的主族元素，原子序数依次增大．X与N同主族，且与W都能形成A2B、A2B2型化合物；Z、W的单质常温下均为无色气体；Y原子的L层电子数是K层电子数的2倍；U原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，试回答下列问题：
（1）YW2的电子式；V原子的结构示意图；Z的氢化物结构式为；写出U元素在周期表中的位置第三周期VIA族；N2W2中含有的化学键有离子键、共价键（化学键类型）
（2）X、Y、Z、W四种元素（按顺序）可组成原子个数比为5：1：1：3的化合物，该化合物的稀溶液与足量氢氧化钠溶液反应的离子方程式为NH4++HCO3-+2OH-=NH3．H2O+CO32-．
17．根据价层电子对互斥理论判断下列分子或离子中空间构型是V形的是bd（填写序号）
a．H3O+　　　　b．H2O　　　　c．NO2+　　　d．NO2-
（2）已知FeCl3的沸点：319℃，熔点：306℃，则FeCl3的晶体类型为分子晶体．P可形成H3PO4、HPO3、H3PO3等多种酸，则这三种酸的酸性由强到弱的顺序为HPO3＞H3PO4＞H3PO3（用化学式填写）
（3）原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q多2．T的基态原子外围电子（价电子）排布式为3d84s2Q2+的未成对电子数是4．
（4）如图1是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，判断NaCl晶体结构的图象是图1中的②③．
（5）[Cu（NH3）4]2+配离子中存在的化学键类型有①③（填序号）．
①配位键②金属键③极性共价键④非极性共价键⑤离子键⑥氢键，
若[Cu（NH3）4]2+具有对称的空间构型，且当[Cu（NH3）4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代时，能得到两种不同结构的产物，则[Cu（NH3）4]2+的空间构型为①（填序号）
①平面正方形②正四面体③三角锥形④V形．
（6）X与Y可形成离子化合物，其晶胞结构如图2所示．其中X和Y的相对原子质量分别为a和b，晶体密度为ρg/cm3，则晶胞中距离最近的X、Y之间的核间距离是$\frac{{\sqrt{3}}}{4}×\root{3}{{\frac{4a+8b}{{ρ•{{N}_A}}}}}$cm（NA表示阿伏伽德罗常数，用含ρ、a、b、NA的代数式表达）

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