题目内容

17．氯化铁是常见的水处理剂，利用废铁屑可制备无水氯化铁．实验室制备装置和工业制备流程图如下：

已知：（1）无水FeCl3熔点为555K、沸点为588K．（2）废铁屑中的杂质不与盐酸反应
（3）不同温度下六水合氯化铁在水中的溶解度如下：
温度/℃02080100
溶解度（g/100g H2O）74.491.8525.8535.7
实验室制备操作步骤如下：
Ⅰ．打开弹簧夹K1，关闭活塞K2，并打开活塞a，缓慢滴加盐酸．
Ⅱ．当…时，关闭弹簧夹K1，打开弹簧夹K2，当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a．
Ⅲ．将烧杯中溶液经过一系列操作后得到FeCl3•6H2O晶体．请回答：
（1）烧杯中足量的H2O2溶液的作用是把亚铁离子全部氧化成三价铁离子．
（2）为了测定废铁屑中铁的质量分数，操作Ⅱ中“…”的内容是装置A中不产生气泡或量气管和水准管液面不变．
（3）从FeCl3溶液制得FeCl3•6H2O晶体的操作步骤是：加入 盐酸后、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（4）试写出吸收塔中反应的离子方程式：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-．
（5）捕集器温度超过673K时，存在相对分子质量为325的铁的氯化物，该物质的分子式为Fe2Cl6．
（6）FeCl3的质量分数通常可用碘量法测定：称取m g无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入几滴淀粉溶液，并用c mol•L-1Na2S2O3溶液滴定，消耗VmL（已知：I2+2S2O32-═2I-+S4O62-）．
样品中氯化铁的质量分数$\frac{162.5cV}{m}$%．

分析 （1）根据实验装置和操作步骤可知，实验室制备无水FeCl3，是利用铁与盐酸反应生成FeCl2，然后把FeCl2氧化成FeCl3，先制得FeCl3•6H2O晶体，再脱结晶水制得无水FeCl3．烧杯中足量的H2O2溶液是作氧化剂，把亚铁离子全部氧化成三价铁离子；
（2）铁与盐酸反应完全时，不再产生氢气，所以装置A中不产生气泡或量气管和水准管的液面不再变化，此时，可将A中FeCl2溶液放入烧杯中进行氧化．
（3）从FeCl3溶液制得FeCl3•6H2O晶体的操作步骤是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（4）从工业制备流程图分析可知，反应炉中进行的反应是 2Fe+3Cl2=2FeCl3，因此，进入吸收塔中的尾气是没有参加反应的氯气，在吸收塔中氯气被吸收剂吸收，反应后生成2FeCl3溶液，所以吸收剂应是2FeCl2溶液，反应的离子方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-．
（5）捕集器收集的是气态FeCl3，FeCl3的相对分子质量是162.5，由相对分子质量为325的铁的氯化物可以推出，当温度超过673K时，二分子气态FeCl3可以聚合生成双聚体Fe2Cl6；
（6）称取m g无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入几滴淀粉溶液，此时溶液呈蓝色，用 Na2S2O3溶液滴定，滴入最后一滴Na2S2O3溶液，锥形瓶内的溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色．反应达到终点，根据化学方程式求样品中氯化铁的质量分数．

解答 解：（1）根据实验装置和操作步骤可知，实验室制备无水FeCl3，是利用铁与盐酸反应生成FeCl2，然后把FeCl2氧化成FeCl3，先制得FeCl3•6H2O晶体，再脱结晶水制得无水FeCl3．烧杯中足量的H2O2溶液是作氧化剂，把亚铁离子全部氧化成三价铁离子；
故答案为：把亚铁离子全部氧化成三价铁离子；
（2）铁与盐酸反应完全时，不再产生氢气，所以装置A中不产生气泡或量气管和水准管的液面不再变化，此时，可将A中FeCl2溶液放入烧杯中进行氧化；
故答案为：装置A中不产生气泡或量气管和水准管液面不变；
（3）从FeCl3溶液制得FeCl3•6H2O晶体的操作步骤是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
故答案为：盐酸；蒸发浓缩、冷却结晶；
（4）从工业制备流程图分析可知，反应炉中进行的反应是 2Fe+3Cl2=2FeCl3，因此，进入吸收塔中的尾气是没有参加反应的氯气，在吸收塔中氯气被吸收剂吸收，反应后生成2FeCl3溶液，所以吸收剂应是2FeCl2溶液，反应的离子方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，
故答案为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
（5）捕集器收集的是气态FeCl3，FeCl3的相对分子质量是162.5，由相对分子质量为325的铁的氯化物可以推出，当温度超过673K时，二分子气态FeCl3可以聚合生成双聚体Fe2Cl6，
故答案为：Fe2Cl6；
（6）称取m g无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入几滴淀粉溶液，此时溶液呈蓝色，用 Na2S2O3溶液滴定，滴入最后一滴Na2S2O3溶液，锥形瓶内的溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色．由反应：2Fe3++2I -=2Fe2++I2；  I2+2S2O32-═2I-+S4O62-；可得关系式：
2Fe3+-I2-2S2O32-
1        1
n        cV×10-3
求得n（Fe3+）=cV×10-3mol，则样品中氯化铁的质量分数为：
ω（Fe3+）=$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×10×162.5g/mol}{mg}$×100%=$\frac{162.5cV}{m}$%，
故答案为：$\frac{162.5cV}{m}$%．

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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7．某实验小组利用下图所列装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl3•6H2O晶体．（图中夹持及尾气处理装置均已略去）请回答下列问题：
（1）装置B中发生反应的化学方程式是3Fe+4H2O $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2．
（2）E中出现的现象是黑色的粉末变成紫红色，管壁产生水珠．
（3）该小组把B中反应后的产物加入足量的盐酸，用该溶液制取FeCl3•6H2O晶体．
①欲检验溶液中含有Fe3+，选用的试剂为KSCN溶液，现象是向溶液里滴加KSCN溶液，溶液变血红色．
②该实验小组同学用上述试剂没有检测到Fe3+，用离子方程式解释滤液中不存在Fe3+可能的原因：Fe+2Fe3+=3Fe2+．
③将此滤液中FeCl2完全氧化为FeCl3最好选择下列物质中的B．
A．酸性KMnO4溶液        B．Cl2    C．Na2O2 D．FeCl3
④在③所得溶液浓缩结晶前需要用实验证明FeCl2已完全氧化，实验方法是用小试管取用③反应后的溶液1-2ml，滴入几滴酸性高锰酸钾溶液，溶液不褪色则证明氯化亚铁已被全部氧化．
8．二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型能源，它清洁、高效、具有优良的环保性能．
I．Ⅰ．工业制备二甲醚的生产流程如下：

催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，温度230～280℃）发生如下反应：
CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=-90.7kJ/mol         ①
2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ/mol    ②
CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ/mol    ③
（1）甲烷氧化可制得合成气，反应如下：CH4（g）+$\frac{1}{2}$O2═CO（g）+2H2（g）△H=-35.6kJ/mol．该反应是自发反应（填“自发”或“非自发”）
（2）催化反应室中总反应3CO（g）+3H2（g）═CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=-246.1kJ/mol，830℃时反应③的K=1.0，则在催化反应室中反应③的K＞1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）上述反应中，可以循环使用的物质有CO、H2、甲醇和水．
II．如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图．b 电极是正极．
5．锡及其化合物在生产、生活中有着重要的用途．已知：Sn的熔点为231℃；Sn2+易水解、易被氧化；SnCl4极易水解、熔点为-33℃、沸点为114℃．请按要求回答下列相关问题：
（1）元素锡比同主族碳的周期数大3，锡的原子序数为50．
（2）用于微电子器件生产的锡粉纯度测定：①取1.19g试样溶于稀硫酸中（杂质不参与反应），使Sn完全转化为Sn2+；②加入过量的Fe2（SO4）3；③用0.1000mol/L K2Cr2O7溶液滴定（产物中Cr呈+3价），消耗20.00mL．步骤②中加入Fe2（SO4）3的作用是将Sn2+全部氧化为Sn4+；此锡粉样品中锡的质量分数60%．
（3）用于镀锡工业的硫酸亚锡（SnSO4）的制备路线如下：

①步骤Ⅰ加入Sn粉的作用：防止Sn2+被氧化及调节溶液pH．
②步骤Ⅱ、步骤Ⅴ的操作名称为过滤，写出该过程用到的一种玻璃仪器的名称：漏斗、玻璃棒、烧杯中的任一种．
③步骤Ⅲ生成SnO的离子方程式：Sn2++2HCO3-=SnO↓+2CO2↑+H2O．
④步骤Ⅴ操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥．
（4）SnCl4蒸气遇氨及水汽呈浓烟状，因而可制作烟幕弹，其反应的化学方程式为SnCl4+4NH3+4H2O=Sn（OH）4+4NH4Cl．
12．以工业废铁屑（含有一些不溶于酸的杂质）为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，其主要流程如
图：

（1）反应I加入NH4HCO3的作用是除去过量的酸，还有一个作用是沉淀Fe2+；
（2）操作①名称是过滤，检验反应Ⅱ溶液中阳离子的方法是取少许溶液于试管中，加入浓氢氧化钠溶液加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝色证明生成了氨气，原溶液中含铵根离子；
（3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出；
（4）己知FeCO3的Ksp=2×10-11，反应I中Fe2+完全沉淀后，溶液中c（CO32-）=2×10-6mol/L；
（5）写出FeCO3在空气中锻烧的化学反应方程式4FeCO3 +O2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3 +4CO2；
（6）NH4Cl溶液显酸性，其浓溶液可用于除去铁锈，其原理是（用离子反应方程式表示）NH4++H2O?NH4•H2O+H+、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O．
2．氯酸镁常用作催熟剂、除草剂等，实验室制备Mg（ClO3）2•6H2O的流程如图1

已知：
①卤块主要成分为MgCl2•6H2O，含有MgSO4、FeCl2等杂质．
②四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如图2所示．
（1）过滤所需要的主要玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯．
（2）加MgO后过滤所得滤渣的主要成分的化学式为Fe（OH）3．
（3）加入NaClO3饱和溶液后发生反应的化学方程式为MgCl2+2NaClO3=Mg（ClO3）2+2NaCl↓，再进一步制取Mg（ClO3）2•6H2O的实验步骤依次为：①蒸发结晶；②趁热过滤；洗涤；③将滤液冷却结晶；④过滤、洗涤．
（4）产品中Mg（ClO3）2•6H2O含量的测定：（已知Mg（ClO3）2•6H2O的摩尔质量为299g/mol）
步骤1：准确称量3.50g产品配成100mL溶液．
步骤2：取10.00mL于锥形瓶中，加入10.00mL稀硫酸和20.00mL 1.000mol•L-1的FeSO4溶液，微热．
步骤3：冷却至室温，用0.100mol/L K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2+至终点．反应的方程式为：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O．
步骤4：将步骤2、3重复两次，平均消耗K2Cr2O7溶液15.00mL．
①写出步骤2中发生反应的离子方程式ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O；
②产品中Mg（ClO3）2•6H2O的质量分数为78.3%．（保留到小数点后一位）
9．写出下列物质在水溶液中的电离方程式：
①Ba（OH）2：Ba（OH）2=Ba2++2OH-； 
②NaHSO4NaHSO4=Na++H++SO42-
③写出①②水溶液混合后恰好沉淀完全的离子方程式Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O．
6．钾是比钠活泼的金属，与水反应的产物与钠相似：2K+2H2O=2KOH+H2↑．将少量金属钾投入下列物质的水溶液中，有气体放出且溶液质量减轻的是（　　）
A．CuSO4B．NaOHC．H2SO4D．HC1
5．某化学兴趣小组利用如图所示装置（部分夹持仪器已省略） 进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题．

（1）A装置的作用是提供水蒸气，B中反应的化学方程式为：3Fe+4H2O（g）?Fe3O4+4H2↑．
（2）D的作用是干燥氢气．
（3）实验过程中最后点燃E处的酒精（喷）灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是先通一段时间的氢，再点灯．

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