Question

氯化铁是常见的水处理剂，无水FeCl₃的熔点为555K、沸点为588K．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：

2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-

．
（2）已知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/100gH20）	74.4	81.9	91.8	106.8	315.1	525.8	535.7

从FeCl₃溶液中获得FeCl₃?6H₂O的方法是：

加入少量盐酸加热浓缩，再冷却结晶

．
（3）捕集器中温度超过673K，存在相对分子质量为325的物质，该物质的分子式为：

Fe₂Cl₆

．
（4）室温时在FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，当溶液pH为2.7时，Fe³⁺开始沉淀；当溶液pH为4时，c（Fe³⁺）=

1.1×10^-6

mol/L（已知：Ksp[Fe（OH）₃]=1.1×10^-36）．
（5）FeCl₃的质量分数通常可用碘量法测定：称取m克无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，再转移到100mL容量瓶，用蒸馏水定容；取出10mL，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 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：

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

．
②样品中氯化铁的质量分数为：

162.5cV

m

%

．
③某同学根据上述方案，使用上述（2）中获得的FeCl₃?6H₂O样品代替无水氯化铁样品进行测定．通过计算发现产品中的质量分数大于100%，其原因可能是

FeCl₃?6H₂O烘干时失去了部分结晶水

．

Answer 1

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）分子中Fe原子与Cl原子数目之比为1：3，令分子组成为（FeCl₃）_n，根据相对分子质量计算n值，确定物质的分子式．
（4）溶液pH为4时，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，由于Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-），据此计算溶液中c（Fe³⁺）．
（5）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．
③FeCl₃?6H₂O烘干时失去了部分结晶水．

解答：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：加入少量盐酸加热浓缩，再冷却结晶．
（3）分子中Fe原子与Cl原子数目之比为1：3，令分子组成为（FeCl₃）_n，该分子相对分子质量为325，则：
（56+35.5×3）×n=325，解得，n=2，所以该物质的分子式为Fe₂Cl₆．
故答案为：Fe₂Cl₆．
（4）当溶液pH为4时，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，由于Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-）=1.1×10^-36，所以溶液中c（Fe³⁺）=

1.1×10-36

(10-10)3

=1.1×10^-6mol/L．
故答案为：1.1×10^-6．
（5）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

1.625cVg

mg

×100%=

162.5cV

m

%．
故答案为：

162.5cV

m

%．
③FeCl₃?6H₂O烘干时失去了部分结晶水，导致实验数据大于100%．
故答案为：FeCl₃?6H₂O烘干时失去了部分结晶水．

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（5）中计算，mg样品需要Na₂S₂O₃的体积为滴定中的10倍，容易忽略．