Question

已知硝酸能把铁氧化成Fe（NO₃）₃，但当铁过量时，产物是Fe（NO₃）₂．某同学受此启发，提出一个相似的观点：即当足量Cl₂与铁反应时则生成FeCl₃，当少量Cl₂与足量铁反应时则生成FeCl₂．为验证该观点是否正确，该同学设计了以下实验．
（1）制取Cl₂．如图是实验室制取的Cl₂的装置图，写出实验室制Cl₂的化学反应方程式：

 

．组装好装置后，要检查装置的气密性；如何检查装置的气密性：

 

．
（2）制备反应产物．将一根细的纯铁丝分别在足量和少量的Cl₂中点燃．取其表面生成物配成溶液，并分别编号为A、B，然后通过实验确定其成分．
（3）探究过程如下：Ⅰ．提出假设：①生成物是FeCl₃，②生成物是FeCl₂．
Ⅱ．设计实验方案：分别取A、B的溶液进行以下两组实验，但每组实验现象相同．请填写下表中的空格．

实验方法	实验现象	结论
第一组：分别向A、B溶液中加KSCN溶液		固体物质中含有FeCl3
第二组：分别向KMnO4溶液中加适量A、B溶液	KMnO4溶液颜色无明显变化

Ⅲ．得出实验结论．
（4）实验室中使用的FeCl₃药品的含量通常可用碘量法测定．主要过程为：称取6.5g无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，再转移到100mL容量瓶中，用蒸馏水定容；取出10mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入几滴淀粉溶液后，再用0.1mol．L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定，到达滴定终点时用去Na₂S₂O₃溶液20.00mL．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）
①Na₂S₂O₃溶液装在

 

（填“酸式”或“碱式”）滴定管中．
②滴定终点的判断：

 

．
③样品中氯化铁的质量分数为：

 

（保留一位有效数字）

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）利用二氧化锰的氧化性氧化浓盐酸中的氯化氢制取氯气；装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏；
（3）三价铁离子遇到硫氰酸根显红色，氯气和金属铁反应的产物是氯化铁，不会生成亚铁盐；高锰酸钾具有氧化性，可以将亚铁离子氧化为黄色的三价铁离子；
（4）①硫代硫酸钠显示碱性；
②滴入最后一滴，溶液颜色由蓝色变为无色，半分钟不再变色，说明滴定到终点；
③20.00mLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物质的量可以计算，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）实验室制Cl₂的化学反应方程式为：MnO₂+4HCl（浓）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，将导管的一端放入水中，用手捂住烧瓶一会儿，若导管口有连续的气泡冒出时，并在导管口形成一高于液面的稳定水柱，则气密性好．
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；将导管的一端放入水中，用手捂住烧瓶一会儿，若导管口有连续的气泡冒出时，并在导管口形成一高于液面的稳定水柱，则气密性好．
（3）A是FeCl₃，B是FeCl₂，分别向A、B溶液中加KSCN溶液，只有三价铁离子遇到硫氰酸根显红色，高锰酸钾具有氧化性，可以将亚铁离子氧化为黄色的三价铁离子，KMnO₄溶液颜色无明显变化，固体物质中不含FeCl₂，故答案为：溶液变红色；固体物质中不含FeCl₂；
（4）①硫代硫酸钠水解显示碱性，应该用碱式滴定管，故答案为：碱式；
②滴入最后一滴，溶液颜色由蓝色变为无色，半分钟内不再变色，说明滴定到终点．
故答案为：滴入最后一滴，溶液颜色由蓝色变为无色，半分钟内不再变色．
③20.00mLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物质的量为20.00×10^-3 L×0.1mol/L=2×10^-3 mol，则：
根据关系式：2Fe³⁺～～～～～I₂～～～～～～2S₂O₃^2-
             2                          2  
            n（Fe³⁺）                2×10^-3mol×10
所以 n（Fe³⁺）=2×10^-3 mol×10=0.02mol，
无水氯化铁样品中氯化铁的质量为0.02mol×162.5g/mol=3.25g
所以无水氯化铁样品中氯化铁的质量分数为

3.25g

6.5g

×100%=50.0%．
故答案为：50.0%．

点评：本题考查学生对性质实验方案设计题的掌握，难度大，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．注意（4）中计算，mg样品需要Na₂S₂O₃的体积为滴定中的10倍，容易忽略．