Question

17．实验室可用氯气和金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物呈红棕色、易与水发生较剧烈的化学反应，100度左右时易升华．如图是两个学生设计的实验装置，左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如1、2所示．

（1）写出B中制取Cl₂的反应化学方程式MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）当D中有充满黄绿色气体现象时再点燃D处酒精灯的比较合适．
（3）装置1 和装置2的都有缺点，如果选用2装置完成实验，则必须采取的改进措施是在E、F之间加入一个装有浓硫酸的洗气瓶．

Answer 1

分析 实验室用氯气和金属铁反应制备无水三氯化铁：A为分液漏斗盛放浓盐酸，B为圆底烧瓶盛放二氧化锰，浓盐酸和二氧化锰加热制取氯气：4HCl（浓）+MnO₂?$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑，制取的氯气中含有水蒸气，C装置浓硫酸进行干燥氯气，装置D，在加热条件下，铁和氯气反应，反应方程式为2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，制得氯化铁．
（1）实验室用氯气和铁反应制取氯化铁，所以首先必须制取氯气，实验室常用浓盐酸和二氧化锰加热制取氯气，加热条件下，浓盐酸和二氧化锰反应生成氯化锰、氯气和水；
（2）AB处是制取氯气，D是氯气和铁反应，所以先点B处酒精灯，B中的反应进行一段时间后，看到黄绿色气体充满装置，再开始加热D使制取的Cl₂排尽装置内的空气，防止铁被空气中氧气氧化；
（3）装置（Ⅰ）的主要缺点是导管易被产品堵塞，有毒气体应该有尾气处理装置；装置（Ⅱ）的主要缺点是：尾气处理装置中有水，导致氯化铁易潮解．

解答 解：（1）浓盐酸与二氧化锰在加热条件下生成氯气、氯化锰和水，化学方程式为4HCl（浓）+MnO₂?$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑，
故答案为：4HCl（浓）+MnO₂?$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑；
（2）D是氯气和铁反应，防止氧气和铁反应生成铁的氧化物而产生杂质，所以D中的反应开始前，必须排除装置中的空气，其方法是B中的反应进行一段时间后，看到共绿色气体充满装置，再开始加热D，
故答案为：充满黄绿色气体；
（3）装置（Ⅰ）的主要缺点是：导气管口较小，D装置中的固体物质易堵塞导管口；氯气是有毒气体，不能直接排空，否则会污染环境，所以应该有一个尾气处理装置，装置（Ⅱ）：装置中有尾气处理装置，但尾气处理装置中是水溶液，会导致E中有水蒸气，会导致氯化铁产品易潮解，所以为防止氯化铁潮解，在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置，
故答案为：在E、F之间加入一个装有浓硫酸的洗气瓶．

点评 本题以氯化铁的制备为载体，考查了氯气的制备和性质的检验、实验装置的优劣分析，解题关键理在于明确实验原理和目的及各装置的作用，题目难度中等．