Question

氯化铁是常见的水处理剂，工业上制备无水FeCl₃的一种工艺如下：
（1）试写出吸收塔中反应的离子方程式：______．
（2）六水合氯化铁在水中的溶解度如下：

温度/℃	0	10	20	30	50	80	100
溶解度（g/100gH2O）	74.4	81.9	91.8	106.8	315.1	525.8	535.7

从FeCl₃溶液制得FeCl₃?6H₂O晶体的操作步骤是：加入少量盐酸、______、______、过滤、洗涤、干燥．
（3）常温下，若溶液的pH控制不当会使Fe³⁺沉淀，pH=4时，溶液中c（Fe³⁺）=______mol?L^-1．
（常温下Ksp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39）．
（4）FeCl₃的质量分数通常可用碘量法测定：称取mg无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，再转移到100mL容量瓶，用蒸馏水定容；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入某一指示剂并用c mol?L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定用去V mL．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）
①滴定终点的现象是：______．
②求样品中氯化铁的质量分数（写出计算过程）．

Answer 1

解：（1）尾气中含有氯气，由工艺流程可知，用吸水剂X在吸收塔中吸收氯气，生成氯化铁，所以吸水剂X为氯化亚铁，氯化亚铁与氯气反应生成氯化铁，
反应离子方程式为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（2）由表中数据可知，温度越高氯化铁的溶解度越高，由溶液获得晶体需加热蒸发、冷却晶体．Fe³⁺易水解应先加入少量的盐酸，抑制Fe³⁺水解，再热蒸发、冷却晶体获得FeCl₃?6H₂O，故答案为：加热浓缩；再冷却结晶；
（3）当溶液pH为4时，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-）=2.6×10^-39，所以溶液中c（Fe³⁺）==2.6×10^-9 mol?L^-1，
故答案为：2.6×10^-9 mol?L^-1；
（4）①滴入最后一滴，溶液颜色由蓝色变为无色，半分钟内不再变色，说明滴定到终点，
故答案为：滴入最后一滴，溶液颜色由蓝色变为无色，半分钟内不再变色；
②VmLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物质的量为V?10^-3 L×cmol/L=c?V?10^-3 mol，则：
根据关系式：2Fe³⁺～～～～～I₂～～～～～～2S₂O₃^2-
2 2
n（Fe³⁺） c?V?10^-3 mol×10
所以 n（Fe³⁺）=c?V?10^-3 mol×10=0.01cVmol，
所以m克无水氯化铁样品中氯化铁的质量为0.01cVmol×162.5g/mol=1.625cVg
所以m克无水氯化铁样品中氯化铁的质量分数为×100%=%，
故答案为：%．
分析：（1）尾气中含有氯气，由工艺流程可知，用吸水剂X在吸收塔中吸收氯气，生成氯化铁，所以吸水剂X为氯化亚铁；
（2）由表中数据可知，温度越高氯化铁的溶解度越高，由溶液获得晶体需加热蒸发、冷却晶体，铁离子易水解应先加入少量的盐酸；
（3）依据沉淀溶解平衡的溶度积，结合溶液PH计算得到；
（4）①滴入最后一滴，溶液颜色由蓝色变为无色，半分钟不再变色，说明滴定到终点；
②VmLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物质的量为V?10^-3 L×cmol/L=c?V?10^-3 mol，mg样品需要0.01cVmolNa₂S₂O₃，根据关系式2Fe³⁺～I₂～S₂O₃^2-计算n（Fe³⁺），氯化铁的物质的量等于n（Fe³⁺），利用m=nM计算氯化铁的质量，根据质量分数定义计算．
点评：本题考查学生对工艺流程的理解、物质的分离提纯等基本操作、氧化还原反应滴定应用、溶度积有关计算等，难度中等，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．注意（4）中计算，mg样品需要Na₂S₂O₃的体积为滴定中的10倍，容易忽略．