题目内容

11．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生产流程制备无水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检查装置的气密性；
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）上述操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）②、⑤．
（4）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：酸性高锰酸钾溶液．
Ⅱ．该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液．
（5）FeCl3与H2S反应的离子方程式为2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+．
（6）电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+．
（7）综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：①H2S的原子利用率为100%；②FeCl3可以循环利用．

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．
（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）检验FeCl2是否失效，应检验FeCl2是否存在，可以用KMnO4溶液检验；
Ⅱ．（5）三价铁具有氧化性，硫化氢具有还原性，二者之间发生氧化还原反应；
（6）电解氯化亚铁时，阴极阳离子得到电子发生还原反应；阳极阳离子失去电子发生氧化反应；
（7）根据FeCl3可以循环利用分析．

解答 解：I．（1）氯气具有强氧化性，能将变价的金属氧化成高价的金属，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，
故答案为：②⑤；
（4）检验FeCl2是否失效，是检验有无Fe2+，而不是检验Fe3+的存在，不能选择KSCN溶液，而应该选择KMnO4溶液，因Fe2+有还原性能使酸性高锰酸钾溶液褪色，
故答案为：酸性高锰酸钾溶液；
Ⅱ．（5）三价铁具有氧化性，硫化氢具有还原性，二者之间发生氧化还原反应：2FeCl3+3H2S=2FeCl2+6HCl+3S↓，离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，
故答案为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；
（6）电解氯化亚铁时，阴极发生氢离子得电子的还原反应，2H++2e-═H 2↑，阳极亚铁离子发生失电子的氧化反应：Fe2+-e-=Fe3+，
故答案为：Fe2+-e-=Fe3+．
（7）电解池中最终得到的FeCl3可重新用来吸收H2S，得到循环利用，
故答案为：FeCl3可以循环利用．

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．

练习册系列答案
相关题目
1．I．高铁酸钾（K2FeO4）是一种集强氧化性、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂，生产工艺如图1：

已知：
①温度较低时：2KOH+Cl2→KCl+KClO+H2O
②温度较高时：6KOH+3Cl2→5KCl+KClO3+3H2O
③Fe（NO3）3+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O（未配平）
（1）该生产应在温度较低的情况下进行（填“较高”或“较低”）．
（2）请配平反应③并回答有关问题：
2Fe（NO3）3+3KClO+10KOH→2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O
当生成396克K2FeO4理论上需要67.2L Cl2（标况下），整个过程中转移的电子数目为6mol．
（3）在“反应液I”中加KOH固体的目的是A、B．
A．为下一步反应提供反应物
B．与“反应液I”中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO
C．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
D．使副产物KClO3转化为 KClO
II．由于Fe（OH）2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色、纯净的Fe（OH）2沉淀．应用如图2的电解实验可制得纯净的Fe（OH）2沉淀．两电极的材料分别为石墨和铁．
（1）a电极材料应为Fe，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+．
（2）电解液c可以是BC．（填编号）
A．纯水    B．NaCl溶液    C．NaOH溶液    D．CuCl2溶液
（3）d是苯（C6H6），其作用为隔绝空气防止氢氧化亚铁被氧化．
（4）为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是B、C．（填编号）
A．改用稀硫酸做电解液       B．适当增大电源的电压
C．适当减小两电极间距离     D．适当降低电解液的温度
（5）若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间看到白色Fe（OH）2沉淀后，再反接电源电解，除在电极上可以看到气泡外，混合物中另一明显现象为白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色．
2．用 l-丁醇、溴化钠和过量较浓H2SO4混合物为原料，在实验室制备 1-溴丁烷，并检验反应的部分副产物．现设计如下装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出．
请根据实验步骤，回答下列问题：（已知：NaBr+H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaHSO4+HBr）

（1）关闭K1和K2，接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1-溴丁烷．竖直冷凝管的作用 是冷凝回流，使冷水从a（填a或b）处流入．
（2）写出A中发生反应的主要化学方程式：NaBr+H2SO4═HBr+NaHSO4、HBr+CH3CH2OH$\stackrel{△}{→}$CH3CH2Br+H2O
（3）理论上，上述反应的生成物还可能有：丁醚、1-丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等．熄灭A处酒 精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子、打开K1，利用余热继续反应直至冷却，通过C、D装置检验
部分副产物，C、D中应盛放的试剂分别是硝酸银、高锰酸钾溶液或溴水，
观察到D瓶中的现象是溶液褪色
（4）相关有机物的数据如下：
物质熔点/℃沸点/℃
1-丁醇-89.5117.3
1-溴丁烷-112.4101.6
丁醚-95.3142.4
1-丁烯-185.3-6.5
为了进一步精制1-溴丁烷，继续进行了如下实验：待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管，塞上带温度计的橡皮塞，关闭K1，打开K2，接通冷凝管的冷凝水，迅速升高温度至101.6℃，收集所得馏分就可以．
19．已知下列数据：
物质熔点（℃）沸点（℃）密度（g•cm-3）
乙醇-117.078.00.79
乙酸16.6117.91.05
乙酸乙酯-83.677.50.90
某学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：
①配制2mL浓硫酸、3mL乙醇（含18O）和2mL乙酸的混合溶液．
②按如图所示连接好装置（装置气密性良好）并加入混合液，用小火均匀加热3～5min．
③待试管乙收集到一定量产物后停止加热，撤出试管乙并用力振荡，然后静置分层．
④分离出乙酸乙酯，洗涤、干燥．
（1）配制①中混合溶液的方法为应先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸，最后加入冰醋酸；
反应中浓硫酸的作用是催化剂 吸水剂；写出制取乙酸乙酯的化学方程式：CH3COOH+C2H5OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH3COOC2H5+H2O．
（2）上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是BC（填字母）．
A．中和乙酸和乙醇  B．中和乙酸并吸收乙醇  C．减少乙酸乙酯的溶解  D．加速酯的生成，提高其产率
（3）步骤②中需要小火均匀加热，其主要理由是减少乙酸乙醇的挥发，减少副反应的发生；步骤③所观察到的现象是试管乙中的液体分成上下两层，上层无色，下层为红色液体，振荡后下层液体的红色变浅；
欲将乙试管中的物质分离以得到乙酸乙酯，必须使用的仪器有分液漏斗；分离时，乙酸乙酯应从仪器上口倒（填“下口放”或“上口倒”）出．
（4）该同学反复实验，得出乙醇与乙酸的用量和得到的乙酸乙酯生成量如表：
实验乙醇（mL）乙酸（mL）乙酸乙酯（mL）
①221.33
②321.57
③42x
④521.76
⑤231.55
表中数据x的范围是1.57＜X＜1.76；实验①②⑤探究的是增加乙醇或乙酸的用量对酯产量的影响．
6．立德粉是一种白色颜料，可通过反应：ZnSO4（aq）+BaS（aq）═ZnS↓+BaSO4↓制得．用含锌废料制取立德粉的实验流程如图：

（1）配制30%BaS溶液，现有量筒、烧杯及玻璃棒，还缺少的实验仪器有托盘天平．
（2）加入锌粉被还原的离子有Fe3+、Cu2+．
（3）在弱酸性条件下，KMnO4除Mn2+时发生的离子反应是2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+．
（4）若所得ZnSO4酸性较强，可采取的简单措施是加少量的锌粉，搅拌直到溶解．
（5）两种溶液合成立德粉，还需要经过陈化、过滤、洗涤、干燥、焙烧、磨粉得成品．
（6）若最后发现立德粉成品白度不够，其可能原因是Cu2+、Mn2+及Fe3+没有除尽．
（7）某研究性学习小组欲从废电池锌片 （主要成分为Zn、Fe、C）出发，先制备纯净的硫酸锌溶液，再合成立德粉．请补充完整由废锌片制备ZnSO4溶液的实验步骤[如表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算）]．
开始沉淀的pH沉淀完全的pH
Fe3+1.13.2
Fe2+5.88.8
Zn2+5.98.9
实验中可选用的试剂：30% H2O2、3.0mol•L-1 H2SO4、1.0mol•L-1 NaOH．
实验步骤依次为：
①用稍过量3.0 mol•L-1 H2SO4溶解废锌皮；
②加入适量30% H2O2，使其充分反应；
③1.0 mol•L-1 NaOH，调节溶液pH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe3+沉淀完全；
④过滤得滤液．
16．用甲烷和二氧化碳可以制备化工原料．
（1）一定温度下，向容积恒为2L的密闭容器中通入3mol CO2，3mol CH4，发生如下反应：
CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）
反应在2min末达到平衡状态，此时测得CO2和CO的体积分数相等．清回答下列问题：
①2min内，用H2来表示的反应速率v（H2）=0.5mol/（L•min）；
②此温度下该反应的平衡常数K=1；
③下列叙述可以作为该反应达到平衡状态的标志的是BC；（填选项字母）
A．v正（CH4）=v逆（H2）
B．容器内压强保持恒定不变
C．反应中断裂2mol C-H键同时消耗1mol H2
D．容器内混合气体的密度保持恒定不变
④已知：
物质H2COCH4CH3COOH
燃烧热（kJ/mol）286283890874
则反应CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）△H=248kJ/mol．
⑤为提高CH4的转化率，可以采取的措施是减小反应压强、增大CO2的浓度．（写两点）
（2）在催化作用下，甲烷和二氧化碳还可以直接转化成乙酸．
①在不同温度下乙酸的生成速率如图所示：
在250-400℃范围内，乙酸的生成速率随温度变化的原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低．
②250℃与400℃时乙酸的生成速率相近，清分析判断实际生产选择的最佳温度是250℃．
3．根据反应（1）→（4），可以判断下列4个物质的氧化性由强到弱的正确顺序是（　　）
（1）Cl2+2KI=2KCl+I2；           
（2）2FeCl2+Cl2=2FeCl3；
（3）2FeCl3+2HI=2FeCl2+2HCl+I2，
（4）H2S+I2=S+2HI．
A．S＞I2＞Fe3+＞Cl2B．Cl2＞Fe3+＞I2＞SC．Fe3+＞Cl2＞S＞I2D．Cl2＞I2＞Fe3+＞S
20．下列属于同系物的是（　　）
①金刚石与“足球烯”C60     
②D与T  
 ③16O、17O和18O
④氧气（O2）与臭氧（O3）
⑤CH4和CH3CH2CH3
⑥乙醇（CH3CH2OH）和甲醚（CH3OCH3）
⑦  和
⑧和
A．①④B．⑤⑦C．⑥⑧D．②③
1．下列反应过程符合如图所示关系的是（　　）
A．向漂白粉溶液中通入CO2气体至过量
B．向Na2SiO3溶液中通入HCl气体至过量
C．向Ba（OH）2和KOH混合溶液中通入CO2气体至过量
D．向Na[Al（OH）4]溶液中通入HCl气体至过量

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