Question

7．FeCl₃在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)流程制備無(wú)水FeCl₃，再用副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S．
Ⅰ．經(jīng)查閱資料得知：無(wú)水FeCl₃在空氣中易潮解，加熱易升華．他們?cè)O(shè)計(jì)了制備無(wú)水 FeCl₃的實(shí)驗(yàn)方案，裝置示意圖（加熱及夾持裝置略去）及操作步驟如下：

①檢驗(yàn)裝置的氣密性；
②通入干燥的Cl₂，趕盡裝置中的空氣；
③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應(yīng)完成；
④…
⑤體系冷卻后，停止通入Cl₂，并用干燥的H₂趕盡Cl₂，將收集器密封．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2FeCl₃．
（2）操作步驟中，為防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步驟序號(hào)）②⑤．
（3）如果沒(méi)有裝置C的設(shè)計(jì)，會(huì)導(dǎo)致D裝置中水揮發(fā)到接受器，使FeCl₃潮解．
（4）用離子方程式表示虛線框E中所增加裝置和試劑的作用：、Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（5）用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到單質(zhì)硫，請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式：2Fe³⁺+2H₂S=2Fe²⁺+2H⁺+S↓．
Ⅱ．反應(yīng)結(jié)束后，將收集器中所得固體完全溶于稀鹽酸，小組同學(xué)對(duì)所得溶液金屬陽(yáng)離子的成分有三種觀點(diǎn)：①只有Fe³⁺；②只有Fe²⁺；③既有Fe³⁺又有Fe²⁺．
為探究溶液的組成，實(shí)驗(yàn)如下：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論及反應(yīng)離子方程式
①取少量所得溶液于試管中，加入少量KSCN溶液．	溶液中出現(xiàn)紅色．	說(shuō)明：假設(shè)②不成立，假設(shè)①或③成立； 反應(yīng)的離子方程式是Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3．
②另取少量所得溶液于試管中，加入少量酸性 KMnO4溶液．	溶液紫紅色退去	說(shuō)明：假設(shè)②或③成立．

綜合上述實(shí)驗(yàn)分析，所得溶液中含有的金屬陽(yáng)離子有Fe³⁺、Fe²⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ、裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)，反應(yīng)為：2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品；為防止外界空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置使FeCl₃潮解，所以用裝置C無(wú)水氯化鈣來(lái)吸水，裝置D中用FeCl₂吸收Cl₂時(shí)的反應(yīng)離子方程式2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收H₂S，離子方程式為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸，所以裝置E為氫氧化鈉溶液吸收氯氣．
（1）裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵；
（2）防止FeCl₃潮解，不與水蒸氣接觸；
（3）為防止外界空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置使FeCl₃潮解，所以用裝置C無(wú)水氯化鈣來(lái)吸水；
（4）為防止氯氣排放到空氣中污染環(huán)境，用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣；
（5）氯化鐵具有氧化性能氧化硫化氫生成硫單質(zhì)，氯化鐵被還原為氯化亞鐵，據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子方程式；
Ⅱ、A中可能含有兩種金屬陽(yáng)離子；根據(jù)Fe³⁺遇KSCN溶液，溶液變紅，F(xiàn)e²⁺遇KSCN溶液，溶液不變紅，根據(jù)Fe²⁺、Cl^-都能被酸性KMnO₄溶液氧化，但還原性：Fe²⁺＞Cl^-，逐滴加入的酸性KMnO₄溶液，先將Fe²⁺氧化，而使KMnO₄紫色褪去，故可能含有Fe²⁺；或加入的酸性KMnO₄溶液，將Cl^-氧化，而使KMnO₄紫色褪去．

解答 解：Ⅰ、（1）氯氣具有強(qiáng)氧化性，將變價(jià)鐵氧化成高價(jià)鐵，生成氯化鐵，所以裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵，反應(yīng)為2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，
故答案為：2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
（2）為防止FeCl₃潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl₂⑤用干燥的N₂趕盡Cl₂，故選：②⑤；
（3）如果沒(méi)有裝置C的設(shè)計(jì)，會(huì)導(dǎo)致水蒸氣進(jìn)入裝置使FeCl₃潮解，故答案為：D裝置中水揮發(fā)到接受器，使FeCl₃潮解；
（4）裝置E應(yīng)為如圖所示裝置，，目的是為防止氯氣排放到空氣中污染環(huán)境，用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉，次氯酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案為：、Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（5）用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到單質(zhì)硫，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+2H₂S=2Fe²⁺+2 H⁺+S↓，
故答案為：2Fe³⁺+2H₂S=2Fe²⁺+2 H⁺+S↓；
Ⅱ、A中可能含有兩種金屬陽(yáng)離子，即含有Fe³⁺和Fe²⁺，F(xiàn)e³⁺遇KSCN溶液，溶液變紅，F(xiàn)e²⁺遇KSCN溶液，溶液不變紅，所以取少量溶液A于試管中，溶液呈紅色，說(shuō)明溶液中含F(xiàn)e³⁺，則假設(shè)②不成立，假設(shè)①或③成立，離子方程式：Fe³⁺+3SCN^-═Fe（SCN）₃，酸性KMnO₄溶液可以氧化Fe²⁺、Cl^-，使KMnO₄紫色褪去，因還原性：Fe²⁺＞Cl^-，逐滴加入的酸性KMnO₄溶液，先將Fe²⁺氧化，而使KMnO₄紫色褪去，故可能含有Fe²⁺；或加入的酸性KMnO₄溶液，將Cl^-氧化，而使KMnO₄紫色褪去，所以得到結(jié)論為：假設(shè)②或③成立，綜合上述分析可知，所得溶液中含有的金屬陽(yáng)離子有Fe³⁺、Fe²⁺，
故答案為：含有Fe³⁺和Fe²⁺；

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論及反應(yīng)離子方程式
	溶液中出現(xiàn)紅色	Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3
		假設(shè)②或③成立

Fe³⁺、Fe²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備無(wú)水FeCl₃實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，題目難度中等，側(cè)重考查鐵、氯、硫及其化合物的性質(zhì)應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)基本操作的分析判斷、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的推斷和應(yīng)用，試題綜合性較強(qiáng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．