Question

18．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检验装置的气密性；
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）操作步骤中，为防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步骤序号）②⑤．
（4）装置B中冷水浴的作用为冷却，使FeCl₃沉积，便于收集产品；装置C的名称为干燥管；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：K₃溶液．
（5）在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂．
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．
（6）FeCl₃与H₂S反应的离子方程式为2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺．
（7）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⁺．
（8）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．

Answer 1

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，不用考虑防倒吸，所以装置E为氢氧化钠溶液吸收氯气．
（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）B中的冷水作用为是冷却FeCl₃使其沉积，便于收集产品；装置C的名称为干燥管；K₃[Fe（CN）₆]溶液遇亚铁盐会生成蓝色沉淀；
（5）尾气中的Cl₂可以用NaOH吸收除去，用氢氧化钠溶液吸收的是氯气，不用考虑防倒吸；
Ⅱ．（6）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，化学方程式为2FeCl₃+H₂S═2FeCl₂+S↓+2HCl，再改写为离子反应方程式；
（7）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；
（8）根据绿色化学的理论FeCl₃可以循环利用解答．

解答 解：Ⅰ．（1）氯气具有强氧化性，将有变价的铁元素氧化成高价铁，生成氯化铁，所以装置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，
故选：②⑤；
（4）B中的冷水作用为是冷却FeCl₃使其沉积，便于收集产品，装置C的名称为干燥管；Fe²⁺的检验可通过与赤铁盐（K₃）生成蓝色沉淀（腾化盐）的方法来完成，
故答案为：冷却，使FeCl₃沉积，便于收集产品；干燥管；K₃溶液；
（5）氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，所以可以用氢氧化钠溶液吸收的是氯气，不用考虑防倒吸，尾气吸收装置E为：，
故答案为：．

Ⅱ．（6）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⁺；
（7）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⁺；
（8）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．