Question

20．工业生产中会产生大量的废铁屑，可将其“变废为宝”制成化工原料氯化铁．实验室中利用如图所示装置探究由废铁屑制备FeCl₃•6H₂O晶体的原理并测定铁屑中铁单质的质量分数（杂质不溶于水且不与酸反应）．
（1）装置A的名称为分液漏斗．
（2）检验该装置气密性的具体操作如下：
①关闭关闭活塞a和活塞b；打开弹簧夹K₁；
②向水准管中加水，使水准管液面高于量气管液面；
③一段时间后，水准管内液面高于量气管内液面，且液面差保持稳定．
取m g废铁屑加入B装置中，在A中加入足量的盐酸后进行下列操作：
Ⅰ．打开弹簧夹K₁，关闭活塞b，打开活塞a，缓慢滴加盐酸．
Ⅱ．当装置D的量气管一侧液面不再下降时，关闭弹簧夹K₁，打开活塞b，当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a、b．
Ⅲ．将烧杯中的溶液经过一系列操作后得到FeCl₃•6H₂O晶体．
请回答：
（3）用离子方程式表示烧杯中足量的H₂O₂溶液的作用：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）实验结束后，量气管和水准管内液面高度如上图所示，为了使两者液面相平，应将水准管下移（填“上移”或“下移”）．
（5）由FeCl₃溶液制得FeCl₃•6H₂O晶体的操作过程中不需要使用的仪器有de（填选项序号）．
a．蒸发皿   b．烧杯   c．酒精灯   d．分液漏斗   e．坩埚   f．玻璃棒   g．漏斗
（6）实验结束后，若量气管内共收集到VmL气体（已换算成标准状况），则此废铁屑中铁单质的质量分数为$\frac{2.5V×1{0}^{-3}}{m}$×100%．

Answer 1

分析 （1）根据装置图分析；
（2）检验装置的气密性，应该先形成密闭体系，在水准管中加水，使水准管液面高于量气管液面，根据液面变化判断；
（3）盐酸与Fe反应生成氯化亚铁，加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子；
（4）水准管的液面高，应该降低水准管的高度；
（5）根据从溶液中提取可溶性溶质的操作分析；
（6）Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑，根据氢气的体积求出物质的量，再根据方程式求出Fe的物质的量、质量，即可求出Fe的质量分数．

解答 解：（1）由装置图可知装置A为分液漏斗，故答案为：分液漏斗；
（2）检验装置的气密性，应该先形成密闭体系，即关闭活塞a和活塞b，打开弹簧夹K₁；然后在水准管中加水，使水准管液面高于量气管液面，一段时间后，水准管内液面高于量气管内液面，且液面差保持稳定，说明气密性良好；
故答案为：关闭活塞a和活塞b；一段时间后，水准管内液面高于量气管内液面，且液面差保持稳定；
（3）盐酸与Fe反应生成氯化亚铁，实验目的是制备FeCl₃•6H₂O晶体，则要加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子，其反应的离子方程式为H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）由装置图可知，水准管的液面高，应该降低水准管的高度，即应将水准管下移，故答案为：下移；
（5）从溶液中提取可溶性溶质的操作：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，则用到的仪器为蒸发皿、烧杯、酒精灯、玻璃棒、漏斗，则不需要分液漏斗和坩埚，
故答案为：de；
（6）实验结束后，若量气管内共收集到VmL气体，则n（H₂）=$\frac{V}{Vm}$=$\frac{V}{22400}$mol，由Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑可知，n（Fe）=n（H₂）=$\frac{V}{22400}$mol，
所以m（Fe）=nM=$\frac{V}{22400}$mol×56g/mol=2.5V×10^-3g，
则此废铁屑中铁单质的质量分数为：$\frac{2.5V×1{0}^{-3}g}{mg}$×100%=$\frac{2.5V×1{0}^{-3}}{m}$×100%，
故答案为：$\frac{2.5V×1{0}^{-3}}{m}$×100%．

点评 本题考查了物质的制备、物质含量的测定，侧重于考查基本实验操作、氧化还原反应、物质含量的有关计算等，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．