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{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3
(2)第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端.要使沉积的FeCl3进入收集器,第④步操作是在沉积的FeCl3固体下方加热
(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)②⑤
(4)装置B中冷水浴的作用为冷却,使FeCl3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.
(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂.
(6)用含有Al203、SiO2和少量FeO•xFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)3•18H2O.工艺流程如下(部分操作和条件略)
Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H2SO4,过滤
Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO4溶液,调节溶液的pH约为3;
Ⅲ.加热,产生大量棕色沉淀,静置,上层溶液呈紫红色
Ⅳ.加入MnSO4至紫红色消失,过滤;
Ⅴ.浓缩、结晶、分离,得到产品.
已知:金属离子的起始浓度为0.1mol•L-1
Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | |
开始沉淀时 | 3.4 | 6.3 | 1.5 |
完全沉淀时 | 4.7 | 8.3 | 2.8 |
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)要使沉积的FeCl3进入收集器,根据FeCl3加热易升华的性质;
(3)防止FeCl3潮解,不与水蒸气接触;
(4)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;检验FeCl2是否失效应检验FeCl2是否存在,可以用KMnO4溶液检验;
(5)用氢氧化钠溶液吸收的是氯气,不用考虑防倒吸;
(6)调节溶液的pH约为3,由表格数据可知,铁离子完全转化为Fe(OH)3沉淀.
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)第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,第④步操作是对FeCl3加热发生升华使沉积的FeCl3进入收集器,
故答案为:在沉积的FeCl3固体下方加热;
(3)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;
(4)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;检验FeCl2是否失效,应检验FeCl2是否存在,可以用酸性KMnO4溶液检验;
故答案为:冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品;干燥管;酸性KMnO4溶液;
(5)用氢氧化钠溶液吸收的是氯气,不用考虑防倒吸,装置E为,故答案为:;
(6)调节溶液的pH约为3,由表格数据可知,亚铁离子、铝离子不能形成沉淀,加入过量KMnO4溶液,将亚铁离子氧化为铁离子,反应为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,调PH为了使铁离子完全转化为Fe(OH)3沉淀,
故答案为:加入过量KMnO4溶液,将亚铁离子氧化为铁离子,调PH为了使铁离子完全转化为Fe(OH)3沉淀.
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.
A. | 氢氧化铁溶液与盐酸的反应 OH?-+H+=H2O | |
B. | 澄清的石灰水与稀盐酸反应 Ca(OH)2+2H+=Ca2++2H2O | |
C. | 铜片插入硝酸银溶液中 Cu+Ag+=Cu2++Ag | |
D. | 碳酸钙溶于稀盐酸中 CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2? |
A. | .紫色 | B. | .亮绿色 | C. | 有灰绿色沉淀 | D. | .无法判断 |
A. | O2和H2的混合气体 | B. | 1.12L H2 | ||
C. | 大于1.12L H2 | D. | 小于1.12L气体 |