题目内容

【题目】铁有两种氯化物,都是重要的化工试剂,它们的一些性质及制备方法如下所示:

Ⅰ.氯化铁:熔点为306℃,沸点为315℃,易吸收空气中的水分而潮解。工业上采用向500~600 ℃的铁粉中通入氯气来生产无水氯化铁。

Ⅱ.氯化亚铁:熔点为670 ℃,易升华。工业上采用向炽热铁粉中通入氯化氢来生产无水氯化亚铁。

实验室可用如图所示的装置模拟工业生产无水氯化铁,请回答相关问题:

(1)装置A用于KMnO4固体与浓盐酸反应制氯气,反应的离子方程式为_______。

(2)导管b口应与_______(从虚线框内装置中选择装置后用字母代号填空)连接,这样可避免反应系统与环境间的相互影响。

(3)实验完成后,取广口瓶C中收集到的产物进行如下测定①称取4.52 g样品溶于过量的稀盐酸中;②加入足量H2O2;③再加入足量NaOH溶液;④过滤、洗涤后灼烧沉淀;⑤称量所得红棕色固体为2.40 g。则该样品中铁元素的质量分数为___________%(结果精确到小数点后两位)。

(4)由以上数据分析和计算得出结论:

①用此装置制得的无水氯化铁含铁量______(填“偏高”或“偏低”),显然其中含有较多的__________(填化学式)杂质。

②若要得到较纯净的无水氯化铁,可采取的装置改进措施是_________________。

【答案】2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O F 37.17 偏高 FeCl2 在装置A、B间加装一个盛有饱和食盐水的洗气瓶

【解析】

实验的意图是利用Fe与Cl2反应制取FeCl3,Cl2用KMnO4与浓盐酸反应制得,由于浓盐酸易挥发出氯化氢,所以Cl2中混有HCl和水蒸气,用饱和食盐水除去氯化氢,用浓硫酸去除水蒸气;若不去除HCl,则Fe与HCl反应生成FeCl2混在FeCl3中;Cl2有毒,会污染环境,应用碱液吸收,另外,FeCl3易吸潮水解,所以收集装置中应防止水蒸气的进入。

(1)装置A用于KMnO4固体与浓盐酸反应制氯气,发生反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,离子方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O;

答案为:2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O;

(2)碱石灰为氢氧化钠与生石灰的混合物,能够与氯气反应,也能够吸收水蒸气,干燥气体;尾气处理时,既要考虑Cl2的充分吸收,又要考虑防止水蒸气进入装置内,使氯化铁吸潮水解,所以应选择F装置,从而确定导管b口应与F连接;

答案为:F;

(3)m(Fe2O3)=2.40g,n(Fe)==0.03mol,该样品中铁元素的质量分数为=37.17%;

答案为:37.17;

(4)①因为Cl2中的HCl与Fe反应生成FeCl2,混入FeCl3中,所以用此装置制得的无水氯化铁含铁量偏高,显然其中含有较多的FeCl2;

答案为:偏高;FeCl2;

②若要得到较纯净的无水氯化铁,应在Cl2干燥前,除去Cl2中有的HCl,可采取的装置改进措施是在装置A、B间加装一个盛有饱和食盐水的洗气瓶;

答案为:在装置A、B间加装一个盛有饱和食盐水的洗气瓶。

练习册系列答案
相关题目

【题目】某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。

向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。

(1)检验产物

①取出少量黑色固体,洗涤后,__(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。

②取上层清液,滴加K3Fe(CN)6溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有__。

(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是__(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验:

①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:

序号

取样时间/min

现象

ⅰ

3

产生大量白色沉淀;溶液呈红色

ⅱ

30

产生白色沉淀;较3min时量少;溶液红色较3min时加深

ⅲ

120

产生白色沉淀;较30min时量少;溶液红色较30min时变浅

(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)

②对Fe3+产生的原因作出如下假设:

假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;

假设b:空气中存在O2,由于__(用离子方程式表示),可产生Fe3+;

假设c:酸性溶液中NO3-具有氧化性,可产生Fe3+;

假设d:根据__现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。

③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。

实验Ⅰ:向硝酸酸化的__溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3min时溶液呈浅红色,30min后溶液几乎无色。

实验Ⅱ:装置如图。其中甲溶液是__,操作及现象是__。

(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因:__。

【题目】甲醇是重要的化工原料,利用煤化工中生产的CO、CO2和H2可制取甲醇等有机物,发生的反应有:

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-99kJmol-1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2

相关物质的化学键键能数据如下:CH3OH结构式

化学键

C=O(CO2)

H—H

C—O

H—O

C—H

E/(kJ·mol-1)

803

436

343

465

413

(1)该反应△H2=____________。

(2)关于反应①下列说法,正确的是____________。

A.该反应在任何温度下都能自发进行

B.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小

C.使用催化剂,不能提高CO的转化率

D.增大压强,该反应的化学平衡常数不变

(3)在某温度下,将1.0moCO与2.0molH2充入2L的空钢瓶中,发生反应①,在第5min时达到化学平衡状态,此时甲醇的物质的量分数为0.1。在第10min、20min时分别改变反应条件,甲醇的浓度在不同条件下的变化状况如图所示:

①从反应开始到5min时,生成甲醇的平均速率为____________。

②H2的平衡转化率α=____________%,化学平衡常数K=____________。

③1min时,υ正____________υ逆(填“大于”“小于”或“等于”)

④1mim时υ正____________4min时υ逆(填“大于”“小于”或“等于”)

⑤比较甲醇在7~8min、12~13min和25~27min时平均反应速率[平均反应速率分别以υ(7~8)、υ(12~13)、υ(25~27)表示的大小____________。

⑥若将钢瓶换成同容积的绝热容器,重复上述试验,平衡时甲醇的物质的量分数____________0.1(填“>”、“<”或“=”)。

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