Question

1．氯化铁是常见的水处理剂，工业上制备无水FeCl₃的一种工艺如图：

（1）由FeCl₃•6H₂O晶体制备无水FeCl₃应采取的措施是：在通HCl气体的氛围下加热．
（2）六水合氯化铁在水中的溶解度如下：

温度/℃	0	10	20	30	50	80	100
溶解度（g/100gH2O）	74.4	81.9	91.8	106.8	315.1	525.8	535.7

从FeCl₃溶液制得FeCl₃•6H₂O晶体的操作步骤是：加入少量盐酸、加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（3）常温下，若溶液的pH控制不当会使Fe³⁺沉淀，pH=4时，溶液中c（Fe³⁺）=2.6×10^-9mol•L^-1．（常温下Ksp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39）
（4）FeCl₃的质量分数通常可用碘量法测定：称取2.300g无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，再转移到100mL容量瓶，用蒸馏水定容；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入某一指示剂并用0.1000mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定用去12.50mL．
已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-
①写出加入稍过量的KI溶液反应的离子方程式：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂．
②求样品中氯化铁的质量分数（写出计算过程）

Answer 1

分析 氯气与铁在反应炉中反应生成氯化铁，尾气用吸收剂Q处理得到氯化铁，故Q为氯化亚铁，氯化铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶得到氯化铁晶体，为防止氯化铁水解，在HCl气流中加热蒸干氯化铁晶体得到氯化铁，
（1）因为铁离子易水解所以应在通HCl气体的氛围下加热；
（2）由表中数据可知，温度越高氯化铁的溶解度越高，由溶液获得晶体需加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（3）依据沉淀溶解平衡的溶度积，结合溶液PH计算得到；
（4）①KI溶液与FeCl₃发生氧化还原反应生成碘单质和二价铁；
②12.50mLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物质的量为12.50×10^-3 L×0.1000mol•L^-1=1.25×10^-3mol，根据关系式2Fe³⁺～I₂～S₂O₃^2-计算n（Fe³⁺），氯化铁的物质的量等于n（Fe³⁺），利用m=nM计算氯化铁的质量，根据质量分数定义计算．

解答 解：（1）因为Fe³⁺易水解生成挥发性的HCl，所以由FeCl₃•6H₂O晶体得到无水FeCl₃，应在氯化氢气流中加热FeCl₃•6H₂O晶体，得到无水FeCl₃，
故答案为：在通HCl气体的氛围下加热；
（2）由表中数据可知，温度越高氯化铁的溶解度越高，由溶液获得晶体需加加热浓缩，再冷却结晶；故答案为：加热浓缩；冷却结晶；
（3）当溶液pH为4时，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）•c³（OH^-）=2.6×10^-39，所以溶液中c（Fe³⁺）=$\frac{2.6×10{\;}^{39}}{（10{\;}^{-10}）{\;}^{3}}$=2.6×10^-9 mol•L^-1，故答案为：2.6×10^-9；
（4）①KI溶液与FeCl₃发生氧化还原反应生成碘单质和二价铁，离子方程式为：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；故答案为：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；
②12.50mLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物质的量为12.50×10^-3 L×0.1000mol•L^-1=1.25×10^-3mol，则：
根据关系式：2Fe³⁺～～～～～I₂～～～～～～2S₂O₃^2-
                    2                                                   2
               n（Fe³⁺）                           1.25×10^-3mol×10
所以 n（Fe³⁺）=1.25×10^-3mol×10=1.25×10^-2mol，
所以2.300g无水氯化铁样品中氯化铁的质量为1.25×10^-2mol×162.5g/mol=2.03125g
所以2.300g无水氯化铁样品中氯化铁的质量分数为$\frac{2.03125g}{2.300g}$×100%=88.32%；
故答案为：88.32%．

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．