Question

(19分)以硫铁矿(主要成分为FeS₂)为原料制备氯化铁晶体(FeCl₃·6H₂O)的工艺流程如下：

(1)氧化过程中发生反应的离子方程式是                  ，检验氧化生成的阳离子的试剂是                。
(2)尾气中主要含N₂、O₂、SO₂和少量的CO₂、H₂O，取标准状况下的尾气V L测定SO₂含量：
方案一：让尾气缓慢通过以下装置。

①C仪器的名称是          ，该装置的作用是            。
②实验时先通入尾气，再通入一定量氮气。若通过B装置的增重来测量SO₂的体积分数。你认为该方案是否合理          ，请说明理由          (若方案合理该空不必填写)。
方案二：将尾气缓慢通过足量溴水，在所得的溶液中加入过量氯化钡溶液后，过滤，将沉淀洗涤、干燥，称得其质量为m g。
①加入过量氯化钡溶液的目的是                 。
②进行沉淀洗涤的方法是                      。
③SO₂含量的表达式是             （用含m、V的代数式表示)。
(3)从FeCl₃溶液中得到FeCl₃6H₂O晶体的操作包括     、冷却结晶、过滤，该过程需保持盐酸过量，结合必要的离子方程式说明原因               .

Answer 1

（19分）
（1）2Fe²⁺ + Cl₂= 2Cl^- + 2Fe³⁺（2分）  KSCN溶液（1分，其它合理答案也给分）
（2）方案一：①干燥管（1分）   防止空气中的水蒸气、CO₂被B装置吸收（2分）
②否（1分） 尾气中的CO₂也能被B装置吸收使所测质量分数偏大（2分）
方案二：①使生成的SO₄^2-完全转化为沉淀（2分）  
②在漏斗中加蒸馏水至恰好没过沉淀，待水流下后再重复2～3次此操作（2分）
③%（2分）
（3）蒸发浓缩（2分）
Fe³⁺ + 3H₂O  Fe(OH)₃ + 3H⁺，过量盐酸能够抑制Fe³⁺水解（2分）

试题分析：（1）滤液中含有Fe²⁺，通入Cl₂发生氧化还原反应，离子方程式为：2Fe²⁺ + Cl₂= 2Cl^- + 2Fe³⁺；检验Fe³⁺的试剂为KSCN溶液，若溶液变红，说明含有Fe³⁺。
（2）方案一：①根据实验装置图可知，C仪器的名称是干燥管；外界空气中含有CO₂、水分，可能被B中碱石灰吸收，所以C装置的作用是：防止空气中的水蒸气、CO₂被B装置吸收。
②因为尾气中含有CO₂，也能办碱石灰吸收，使所测质量分数偏大，所以方案一不合理。
方案二：①溴水与SO₂反应生成H₂SO₄，加入过量的BaCl₂溶液，Ba²⁺与SO₄²?反应，使生成的SO₄^2-完全转化为沉淀。
②洗涤沉淀的方法是：在漏斗中加蒸馏水至恰好没过沉淀，待水流下后再重复2～3次此操作。
③根据化学方程式和S元素守恒可得对应关系：SO₂～ BaSO₄，所以SO₂含量的表达式是：mg÷233g/mol×22.4L/mol÷VL×100% =%
（3）从FeCl₃溶液中得到FeCl₃6H₂O晶体，应蒸发浓缩，再冷却结晶、过滤，因为FeCl₃为强酸弱碱盐，能发生水解反应：Fe³⁺ + 3H₂O  Fe(OH)₃ + 3H⁺，过量盐酸能够抑制Fe³⁺水解。