Question

7．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：酸性KMnO₄溶液．
（5）在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂．
（6）用含有Al₂0₃、SiO₂和少量FeO•xFe₂O₃的铝灰制备Al₂（SO₄）₃•18H₂O．工艺流程如下（部分操作和条件略）
Ⅰ．向铝灰中加入过量稀H₂SO₄，过滤
Ⅱ．向滤液中加入过量KMnO₄溶液，调节溶液的pH约为3；
Ⅲ．加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色
Ⅳ．加入MnSO₄至紫红色消失，过滤；
Ⅴ．浓缩、结晶、分离，得到产品．
已知：金属离子的起始浓度为0.1mol•L^-1

	Al（OH）3	Fe（OH）2	Fe（OH）3
开始沉淀时	3.4	6.3	1.5
完全沉淀时	4.7	8.3	2.8

根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：加入过量KMnO₄溶液，将亚铁离子氧化为铁离子，调PH为了使铁离子完全转化为Fe（OH）₃沉淀．

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；检验FeCl₂是否失效应检验FeCl₂是否存在，可以用KMnO₄溶液检验；
（5）用氢氧化钠溶液吸收的是氯气，不用考虑防倒吸；
（6）调节溶液的pH约为3，由表格数据可知，铁离子完全转化为Fe（OH）₃沉淀．

解答 解：Ⅰ．（1）氯气具有强氧化性，将变价铁氧化成高价铁，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；检验FeCl₂是否失效，应检验FeCl₂是否存在，可以用酸性KMnO₄溶液检验；
故答案为：冷却，使FeCl₃沉积，便于收集产品；干燥管；酸性KMnO₄溶液；
（5）用氢氧化钠溶液吸收的是氯气，不用考虑防倒吸，装置E为，故答案为：；
（6）调节溶液的pH约为3，由表格数据可知，亚铁离子、铝离子不能形成沉淀，加入过量KMnO₄溶液，将亚铁离子氧化为铁离子，反应为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，调PH为了使铁离子完全转化为Fe（OH）₃沉淀，
故答案为：加入过量KMnO₄溶液，将亚铁离子氧化为铁离子，调PH为了使铁离子完全转化为Fe（OH）₃沉淀．

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．