题目内容

17．氯化铁是常见的水处理剂，无水FeCl3的熔点为282℃，沸点为315℃．工业上制备无水FeCl3的
一种工艺流程如下：

（1）氯化铁能用作水处理剂的原因是Fe3++3H2O=Fe（OH）3（胶体）+3H+，Fe（OH）3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质（用必要的文字和化学方程式说明）．
（2）吸收塔中吸收剂X 是FeCl2溶液．
（3）温度超过400℃时，捕集器中捕集到的物质的相对分子质量为325，该物质的分子式为Fe2Cl6．
（4）从副产物FeCl3 溶液中获得FeCl3•6H2O 的方法是在滴加浓盐酸后，蒸发浓缩、冷却结晶、
过滤，洗涤、晾干．
（5）用FeCl3 溶液（32%～35%）腐蚀印刷线路板的废液中含FeCl3、FeCl2 和CuCl2．用化学方法回收废
液中铜的方法是加过量铁粉，发生反应CuCl2+Fe═FeCl2+Cu，过滤，分离得到的固体再与盐酸反应以溶解残留的铁，过滤得到铜（用反应式表示并简述操作要点）．

分析 根据题中反应流程，在反应炉中铁和氯气反应生成氯化铁，在捕集器中收集再冷却得团体氯化铁，从反应炉中出来的尾气主要是氯气，用吸收剂吸收后得氯化铁溶液，所以吸收剂X应是氯化亚铁，
（1）氯化铁在水中能水解生成氢氧化铁胶体，Fe（OH）3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质；
（2）尾气中含有过量的氯气和少量氯化铁烟气，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，所以吸收剂X为氯化亚铁，同时溶解氯化铁烟气；
（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）FeCl3 溶液中，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；
（5）用FeCl3 溶液（32%～35%）腐蚀印刷线路板的废液中含FeCl3、FeCl2 和CuCl2，回收铜可以在溶液中加入过量的铁粉，将铜置换出来，再用盐酸除去过量的铁可得铜．

解答 解：根据题中反应流程，在反应炉中铁和氯气反应生成氯化铁，在捕集器中收集再冷却得团体氯化铁，从反应炉中出来的尾气主要是氯气，用吸收剂吸收后得氯化铁溶液，所以吸收剂X应是氯化亚铁，
（1）氯化铁在水中能水解生成氢氧化铁胶体，该过程可用离子方程式为：Fe3++3H2O=Fe（OH）3（胶体）+3H+，Fe（OH）3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质，
故答案为：Fe3++3H2O=Fe（OH）3（胶体）+3H+，Fe（OH）3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质；
（2）尾气中含有过量的氯气和少量氯化铁烟气，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，所以吸收剂X为氯化亚铁，同时溶解氯化铁烟气，
故答案为：FeCl2溶液；
（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）FeCl3 溶液中，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：蒸发浓缩、冷却结晶；
（5）用FeCl3 溶液腐蚀印刷线路板的废液中含FeCl3、FeCl2 和CuCl2，回收铜可以在溶液中加入过量的铁粉，将铜置换出来，再用盐酸除去过量的铁可得铜，具体操作为加过量铁粉，发生反应CuCl2+Fe═FeCl2+Cu，过滤，分离得到的固体再与盐酸反应以溶解残留的铁，过滤得到铜，
故答案为：加过量铁粉，发生反应CuCl2+Fe═FeCl2+Cu，过滤，分离得到的固体再与盐酸反应以溶解残留的铁，过滤得到铜．

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．

练习册系列答案
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19．某温度下，若将Na2SO4溶液蒸发180g水，可变成饱和溶液．若向该溶液中加入14.2g无水Na2SO4也可变成饱和溶液．若在该溶液中加入Na2SO4•10H2O恰好形成饱和溶液时所需N2SO4•10H2O的质量为35.8g．
20．除去下列物质中所含的杂质，选用的实际正确的是（　　）
选项物质（杂质）试剂
A食盐（细沙）NaOH溶液
BCO（NH3）浓H2SO4
CCO2（SO2）Na2CO3溶液
DNaHCO3溶液（Na2CO3）Ca（OH）2溶液
A．AB．BC．CD．D
5．运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意义．
（1）用CO可以合成甲醇．已知：
CH3OH（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-764.5kJ•mol-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）△H=-283.0kJ•mol-1
H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H=-285.8kJ•mol-1
则CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-90.1kJ•mol-1
（2）下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是ac（填写序号）．
a．使用高效催化剂    b．降低反应温度
c．增大体系压强      d．不断将CH3OH从反应混合物中分离出
（3）在一定压强下，容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示．

①p1小于p2（填“大于”、“小于”或“等于”）；
②100℃时，该反应的化学平衡常数K=$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$（mol•L-1）-2；
③在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a molH2，达到新平衡时，CO的转化率增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）某科研小组用SO2为原料制取硫酸．
①利用原电池原理，用SO2、O2和H2O制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．请写出该电池的负极的电极反应式SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+．
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸．电解原理示意图如图2所示．
请写出开始时阳极反应的电极反应式HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+．
12．半导体生产中常需要控制掺杂，以保证控制电阻率，三氯化磷（PCl3）是一种重要的掺杂剂．实验室要用黄磷（即白磷）与干燥的 Cl2模拟工业生产制取PCl3，装置如图所示：（部分夹持装置略去）

已知：
①黄磷与少量Cl2反应生成PCl3，与过量Cl2反应生成PCl5；
②PCl3遇水会强烈水解生成H3PO3和HC1；
③PCl3遇O2会生成POCl3，POCl3溶于PCl3；
④PCl3、POCl3的熔沸点见表：
物质熔点/℃沸点/℃
PCl3-11275.5
POCl32105.3
请回答下列问题：
（1）A装置中制氯气的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．
（2）B中所装试剂是浓硫酸，F中碱石灰的作用有两种，分别是吸收多余的氯气、防止空气中的H2O进入烧瓶和PCl3 反应．
（3）实验时，检査装置气密性后，先打开K3通入干燥的CO2，再迅速加入黄磷．通干燥CO2的作用是排尽装置中的空气，防止白磷自燃．
（4）粗产品中常含有POCl3、PCl5等，加入黄磷加热除去PCl5后，通过蒸馏（填实验操作名称），即可得到较纯净的PCl3．
（5）实验结束时，可以利用C中的试剂吸收多余的氯气，C中反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+2H2O．
（6）通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数
①迅速称取1.00g产品，加水反应后配成250mL溶液；
②取以上溶液25.00mL，向其中加入10.00mL 0.1000mol/L碘水，充分反应；
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1000mol/L的Na2S2O3溶液滴定；
④重复②、③操作平均消耗Na2S2O3溶液8.40mL．
已知：H3PO3+H2O+I2═H3PO4+2HI，I2+2Na2S2O3═2NaI+Na2S4O6，假设测定过程中没有其他反应．根据上述数据，该产品中PC13的质量分数为79.75%．
2．工业上利用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等）为原料制备高档颜料铁红（Fe2O3），具体生产流程如下：

试回答下列问题：
（1）滤液X中含有的金属阳离子是Fe2+、Fe3+（填离子符号）．
（2）步骤Ⅲ中可选用B调节溶液的pH（填字母）．
A．稀硝酸B．氨水C．氢氧化钠溶液D．高锰酸钾溶液
（3）步骤Ⅳ中，FeCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2+，检验Fe2+的方法是取少量溶液，加入硫氰化钾溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色．
（4）在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2．
（5）3.84g Fe和Fe2O3的混合物溶于过量盐酸中，生成0.03mol H2，反应后的溶液中加入KSCN溶液检验，溶液不显红色．则原混合物中Fe2O3的质量1.6g
（6）硫酸铁可作絮凝剂，常用于净水，其原理是Fe3++H2O=Fe（OH）3（胶体）+3H+（用离子方程式表示）．
高铁酸钾（K2FeO4）作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，配平该反应的离子方程式：
FeO${\;}_{4}^{2-}$+10H2O═4Fe（OH）3（胶体）+3O2↑+8OH-．
（7）磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一，其原理是Fe3O4+4CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4CO2，若有1.5mol Fe3O4参加反应，转移电子的物质的量是12mol．
9．Na2S2O3俗称大苏打（海波）是重要的化工原料．用Na2SO3和硫粉在水溶液中加热反应，可以制得Na2S2O3．已知10℃和70℃时，Na2S2O3在100g水中的溶解度分别为60.0g和212g．常温下，从溶液中析出的晶体是Na2S2O3•5H2O．现实验室欲制取Na2S2O3•5H2O晶体（Na2S2O3•5H2O的分子量为248）步骤如下：
①称取12.6g Na2SO3于烧杯中，溶于80.0mL水．
②另取4.0g硫粉，用少许乙醇润湿后，加到上述溶液中．
③（如图所示，部分装置略去），水浴加热，微沸，反应约1小时后过滤．
④滤液在经过蒸发浓缩、冷却结晶后析出Na2S2O3•5H2O晶体．
⑤进行减压过滤并干燥．
（1）仪器B的名称是球形冷凝管．其作用是冷凝回流．加入的硫粉用乙醇润湿的目的是增加反应物接触面积，提高反应速率．
（2）步骤④应采取的操作是蒸发浓缩、冷却结晶．
（3）滤液中除Na2S2O3和可能未反应完全的Na2SO3外，最可能存在的无机杂质是Na2SO4．如果滤液中该杂质的含量不很低，其检测的方法是：取出少许溶液，加稀盐酸至酸性，静置后，取上层清液或过滤除去S，再加BaCl2溶液，若出现浑浊则含Na2SO4，反之不含．
（4）为了测产品的纯度，称取7.40g 产品，配制成250mL溶液，用移液管移取25，00mL于锥形瓶中，滴加淀粉溶液作指示剂，再用浓度为0.0500mol/L 的碘水，用酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管来滴定（2S2O32-+I2=S4O62-+2I-），滴定结果如下：
滴定次数滴定前读数（mL）滴定滴定后读数（mL）
第一次0.3031.12
第二次0.3631.56
第三次1.1031.88
则所得产品的纯度为103.2%，你认为影响纯度的主要原因是（不考虑操作引起误差）含有的Na2SO3也会和I2发生反应，从而影响纯度．
6．焦亚硫酸钠（Na2S2O5）是常用的食品抗氧化剂之一，易被氧化为硫酸钠．某研究小组进行如下实验：采用如图1装置（实验前已除尽装置内的空气）制取Na2S2O5．装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出，发生的反应为：Na2SO3+SO2═Na2S2O5
（1）装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O．
（2）要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体，可采取的分离方法是过滤．
（3）装置Ⅲ用于处理尾气，可选用的最合理装置（夹持仪器已略去）d（填序号）．
（4）Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3．证明NaHSO3溶液中HSO3的电离程度大于水解程度，可采用的方法是ae（填序号）．
a．测定溶液的pH    b．加入Ba（OH）2溶液  c．加入盐酸   d．加入品红溶液   e．用蓝色石蕊试纸检测
（5）检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案（图2）是取少量Na2S2O5晶体于试管中，加入适量水溶解，滴加盐酸，振荡，再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成．
葡萄酒样品100.00mL$→_{蒸馏}^{盐酸}$馏分溶液出现蓝色且30s内不褪色

（6）葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂．测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量（以游离SO2计算）的方案如下；
（已知：滴定时反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O═H2SO4+2HI）
①按上述方案实验，消耗标准I2溶液25.00mL该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量（以游离SO2计算）为0.16g．L-1．
②在上述实验过程中，若有部分HI被空气氧化，则测得结果偏低（填“偏高”“偏低”或“不变”）．
7．某探究小组为探究氯气的性质，并用装置F制取少量“漂白液”，设计了如下实验装置．请回答下列问题：
（1）装置A是用来制取氯气的，若烧瓶中盛放的是漂白粉，分液漏斗中是稀硫酸，则①A中反应的化学方程式为：Ca（ClO）2+CaCl2+2H2SO4=2CaSO4↓+2Cl2↑+2H2O．②装置A中g管的作用平衡压强，使稀硫酸能顺利地滴入烧瓶中．
（2）装置D中放有一块红色的纸条，一半用水润湿，一半干燥．实验过程中发现，湿润的部分很快褪色了，又过了一段时间，整块纸条全部褪色．某同学认为是因为装置D中下半部分氯气浓度大于上半部分，这种解释是否合理？不合理（填“合理”或“不合理”），若不合理，请说明真正的原因：实验进行中氯气与湿润纸条中的水生成HClO，使纸条湿润部分褪色，干燥的部分无水，不能生成HClO所以不褪色，但过一段时间后由于水分子运动，整个纸条都变得湿润，所以就全部褪色了（若填“合理”则此空不答）．
（3）反应一段时间后用注射器从E中抽取少量溶液，检验出有Fe3+生成，请写出E中发生反应的离子方程式：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-．
（4）已知HCO3-的酸性弱于次氯酸，写出少量的氯气与F中足量的碳酸钠溶液反应的总化学方程式：Cl2+2Na2CO3+H2O=NaCl+NaClO+2NaHCO3，反应一段时间后停止反应（此时F中还有碳酸钠剩余），得到355g含氯元素质量分数为10%的“漂白液”，则理论上该“漂白液”中有效成分的物质的量为0.5mol．

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