题目内容

10．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
流程图如图：

已知：（1）无水FeCl3的熔点为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（其他合理答案也给分）．
（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-）．
①滴定终点的现象是：溶液由蓝色变无色，且半分钟内不变色；
②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）①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．所以滴定终点的现象是：溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色．
②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（其他合理答案也给分）；
（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）①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．所以滴定终点的现象是：溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色，
故答案为：溶液由蓝色变无色，且半分钟内不变色；
②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+）=cV×10-3mol×10×162.5g/mol×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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12．设NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是（　　）
A．标准状况下，22.4L盐酸含有NA个HCl分子
B．1.0 L 1.0 mol•L-1 的NaAl02水溶液中含有的氧原子数为2 NA?
C．常温常压下，14g由N2与CO组成的混合气体含有的原子数目为NA
D．已知C2H4和C3H6混合物的质量为ag，所含原子总数为$\frac{a{N}_{A}}{14}$
1．某同学设计实验制备2-羟基-4-苯基丁酸乙酯，反应原理、装置和数据如下：


  相对分子量 密度（g/cm3）沸点（℃）水溶性
2-羟基-4-苯基丁酸1801.219357微溶
乙  醇460.78978.4易溶
2-羟基-4-苯基丁酸乙酯2081.075212难溶
实验步骤：
①如图1，在干燥的圆底烧瓶中加入20mL 2-羟基-4-苯基丁酸、20mL无水乙醇和适量浓硫酸，再加入几粒沸石；
②加热至70℃左右保持恒温半小时；
③分离、提纯三颈瓶中的粗产品，得到有机粗产品；
④精制产品．
请回答下列问题：
（1）油水分离器的作用为及时分离产物水，促进平衡向生成酯的反应方向移动
（2）本实验采用水浴加热，因为温度过高会使产率减小（填“增大”、“”减小”或“不变”）
（3）取三颈烧瓶中的混合物分别用水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤．第二次水洗的目的是洗掉碳酸氢钠
（4）在精制产品时，加入无水MgSO4的作用为干燥；然后过滤，再利用如图2装置进行蒸馏纯化，图2装置中的错误有温度计水银球的位置，冷凝水的方向
（5）若按纠正后的操作进行蒸馏纯化，并收集212℃的馏分，得2-羟基-4-苯基丁酸乙酯约9.0g．则该实验的产率为32%．
18．下列各选项中不属于官能团的是（　　）
A．OH-B．-NO2C．-COOHD．-Cl
5．人们对酸碱的认识，已有几百年的历史，经历了一个由浅入深，由低级到高级的认识过程．
（1）1887年阿仑尼乌斯提出电离理论．
（2）1923年丹麦化学家布朗斯特和英国化学家劳莱提出了质子论．凡是能够释放质子（氢离子）的任何含氢原子的分子或离子都是酸；凡是能与质子（氢离子）结合的分子或离子都是碱．按质子理论：下列粒子的水溶液既可看作酸又可看作碱的是AD．
A．H2OB．NH4+C．OH-D．HCO3-E．CH3COO-F．Cl-
（3）1923年路易斯（Lewis）提出了广义的酸碱概念．凡是能给出电子对而用来形成化学键的物质是碱；凡是能和电子对结合的物质都是酸．如：酸（电子对接受体）碱（电子对给予体）反应产物H++[：OH]-→H：OH试指出下列两个反应中的酸或碱：
H3BO3+H2O═H++[B（OH）4]-；该反应中的碱是H2O（填“H3BO3”或“H2O”）．
CuCl2+4NH3═[Cu （NH3）4]2++2Cl-；该反应中的酸是CuCl2（填“CuCl2”或“NH3”）．
15．化合物A含有C、H、O、N、Cl，A与酸的水溶液加热下反应，可得化合物B和醋酸，B经还原可生成，B与亚硝酸，在0～5℃反应后生成的产物与溴亚化铜和氰化钾反应生成C，C与氢氧化钠溶液共热生成2-氯-4-硝基苯酚，试推测A、B、C的构造式．
2．7.8g Na2R含有0.2mol Na+，则Na2R的摩尔质量为78g/mol；含有1.6gR 的Na2R的物质的量为0.05mol．
19．今有一混合物的水溶液呈无色，只可能含有以下离子中的若干种：Fe3+、K+、H+、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-，现取两份100mL溶液进行如下实验：
①第一份加入足量NaHCO3溶液后，收集到气体0.015mol．
②第二份加足量Ba（NO3）2溶液充分反应后过滤干燥，得干燥沉淀2.33g．
根据上述实验回答：
（1）原溶液中一定不存在的离子是Ba2+、CO32-、Fe3+．
（2）原溶液中可能存在的离子是K+、Mg2+．
（3）请计算出原溶液中一定存在的阴离子的物质的量浓度0.1mol/L．
20．A、B、C、D、E、F、G、H八种短周期元素，其单质的沸点如图所示．
请回答：
（1）上述元素的最高价氧化物的水化物中，碱性最强的是（写化学式）NaOH；上述元素的气态氢化物中，最稳定的是（写化学式）HF．
（2）上述元素中，某些元素的常见单质所形成的晶体为分子晶体，这些单质的分子式是N2、O2、F2、Ne．
（3）已知D、F、G三种元素的离子具有跟Ne相同的电子层结构，则这三种离子的半径由大到小的次序为（用相关元素的离子符号表示）：F-＞Na+＞Mg2+．

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