Question

三氯化铁是中学化学实验室中常用的化学试剂．某同学利用废铁屑（含少量铜等不与盐酸反应的杂质）来制备FeCl₃?6H₂O，该同学设计的实验装置如图所示，其实验步骤如下：A中放有废铁屑，烧杯中盛有过量的稀硝酸，实验时打开a，关闭b，从分液漏斗内向A中加过量的盐酸，此时溶液呈浅绿色，再打开b进行过滤，过滤结束后，取烧杯内溶液倒入蒸发皿加热，蒸发掉部分水并使剩余HNO₃分解，再降温结晶得FeCl₃?6H₂O晶体．填写下列空白：
（1）收集导管B处的气体可采用的方法是

用排水法或向下排空气法

．滴加盐酸时，发现反应速率较之盐酸与纯铁粉反应要快，其原因是

因废铁屑中含少量Cu等杂质，形成Fe-Cu原电池使反应速率加快

．
（2）烧杯内放过量稀HNO₃的原因是

稀HNO₃有强氧化性，为保证使Fe²⁺ 全部氧化成Fe³⁺

．发生反应的离子方程式是

3 Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3 Fe³⁺+NO↑+2H₂O

．
（3）整个实验过程中，弹簧夹a都必须打开，除为排出产生的气体外，另一个目的是

与大气相通，使分液漏斗中的酸可滴入A中

．
（4）将烧杯内溶液用蒸发、浓缩、再降温结晶法制得FeCl₃?6H₂O，而不用直接蒸干的方法来制得晶体的理由是

因为FeCl₃是强酸弱碱盐水解：FeCl₃+3H₂O?Fe（OH）₃+3HCl，加热蒸干时使HCl挥发造成水解平衡右移，因此得不到FeCl₃?6H₂O

（5）你认为该实验存在的缺点可能有：

反应中产生的有害气体会污染环境；用稀HNO₃氧化FeCl₂时会有Fe（NO₃）₃生成而使制得的FeCl₃?6H₂O不纯

．

Answer 1

分析：（1）导管B处的气体为氢气；原电池使反应速率加快；
（2）稀HNO₃有强氧化性，使Fe²⁺ 全部氧化成Fe³⁺；
（3）使分液漏斗中的酸可滴入A中；
（4）FeCl₃是强酸弱碱盐水解；
（5）无尾气处理装置，用稀HNO₃氧化FeCl₂时会引入硝酸根离子；

解答：解：（1）导管B处的气体为氢气，氢气密度比空气小且不溶于水，可用排水法或向下排空气法收集；Cu与铁形成Fe-Cu原电池使反应速率加快，
故答案为：用排水法或向下排空气法；因废铁屑中含少量Cu等杂质，形成Fe-Cu原电池使反应速率加快；
（2）过量的稀HNO₃保证使Fe²⁺ 全部氧化成Fe³⁺；反应的离子方程式是3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：稀HNO₃有强氧化性，为保证使Fe²⁺全部氧化成Fe³⁺；3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）使分液漏斗中的酸可滴入A中，故答案为：与大气相通，使分液漏斗中的酸可滴入A中；
（4）因为FeCl₃是强酸弱碱盐水解，加热蒸干时使HCl挥发造成水解平衡右移，因此得不到FeCl₃?6H₂O，
故答案为：因为FeCl₃是强酸弱碱盐水解：FeCl₃+3H₂O?Fe（OH）₃+3HCl，加热蒸干时使HCl挥发造成水解平衡右移，因此得不到FeCl₃?6H₂O；
（5）无尾气处理装置，用稀HNO₃氧化FeCl₂时会引入硝酸根离子使制得的FeCl₃?6H₂O不纯，
故答案为：反应中产生的有害气体会污染环境；用稀HNO₃氧化FeCl₂时会有Fe（NO₃）₃生成而使制得的FeCl₃?6H₂O不纯；

点评：本题考查铁及其化合物的性质实验，难度不大，注意因为FeCl₃是强酸弱碱盐水解：FeCl₃+3H₂O?Fe（OH）₃+3HCl，加热蒸干时使HCl挥发造成水解平衡右移，因此得不到FeCl₃?6H₂O．