Question

17．工業(yè)上，向500-600℃的鐵屑中通入氯氣生產(chǎn)無(wú)水氯化鐵；向熾熱鐵屑中通入氯化氫生產(chǎn)無(wú)水氯化亞鐵．現(xiàn)用如圖甲所示的裝置模擬上述過(guò)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

回答下列問(wèn)題：
（1）制取無(wú)水氯化鐵的實(shí)驗(yàn)中，A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）制取無(wú)水氯化亞鐵的實(shí)驗(yàn)中，尾氣的成分是HCl和H₂．
（3）若操作不當(dāng)，制得的FeCl₂ 會(huì)含有少量FeCl₃，欲制得純凈的FeCl₂，在實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)先通入氯化氫（趕盡裝置中的空氣），再再點(diǎn)燃C處酒精燈．
（4）某學(xué)習(xí)小組，查閱資料知道無(wú)水FeCl₃呈棕紅色，在空氣中極易潮解，100℃左右時(shí)升華，工業(yè)上常用作有機(jī)合成催化劑．學(xué)習(xí)小組利用圖乙裝置（夾持儀器略去）制備并收集無(wú)水FeCl₃．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①按氣流方向各裝置依次連接的合理順序?yàn)閐hifeccggba（填儀器接口的字母編號(hào)）．
②裝置A的作用為吸收多余的Cl₂．裝置E中冷水浴的作用為防止外界的水蒸氣進(jìn)入E中；冷凝，便于FeCl₃收集
③從實(shí)驗(yàn)安全考慮，整套裝置存在一處明顯不足，請(qǐng)指出B、E之間的連接導(dǎo)管太細(xì)，F(xiàn)eCl₃易凝華沉積而堵塞導(dǎo)管．

Answer 1

分析 生產(chǎn)無(wú)水氯化鐵流程：A裝置：制取氯氣，實(shí)驗(yàn)室常用濃鹽酸與二氧化錳加熱制取MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，裝置B：作用是干燥氯氣，常用濃硫酸，裝置C：鐵和氯氣反應(yīng)2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2FeCl₃，D裝置尾氣吸收．
生產(chǎn)無(wú)水氯化亞鐵流程：A裝置：制取HCl，濃硫酸滴到氯化鈉中加熱生成硫酸氫鈉和氯化氫，制得氯化氫，裝置B：作用是干燥氯化氫，常用濃硫酸，裝置C：熾熱鐵屑中通入氯化氫制取無(wú)水氯化亞鐵，反應(yīng)方程式為：Fe+2HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeCl₂+H₂↑，尾氣的成分為未反應(yīng)的HCl和生成的氫氣，由于HCl極易溶于水，故若采用D裝置進(jìn)行尾氣處理，很容易造成倒吸，且缺少防止水蒸汽進(jìn)入C中裝置，氫氣不溶于水，不利于氫氣的吸收，氫氣易燃，造成安全隱患，裝置C：若要制取純凈的FeCl₂，需先排凈裝置中的空氣，防止在加熱時(shí)Fe與O₂反應(yīng)，故先點(diǎn)燃A處的酒精燈，再點(diǎn)燃C處的酒精燈．
（1）實(shí)驗(yàn)室利用二氧化錳與濃鹽酸加熱反應(yīng)制取氯氣；
（2）制取無(wú)水氯化亞鐵，需要HCl氣體，尾氣的成分是剩余HCl和生成的氫氣；
（3）若要制取純凈的FeCl₂，需先點(diǎn)燃A處的酒精燈排除裝置中的空氣；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，用濃鹽酸與高錳酸鉀溶液反應(yīng)生成氯氣，氯氣中有氯化氫和水雜質(zhì)，為制備并收集無(wú)水FeCl₃，F(xiàn)裝置中裝飽和食鹽水，除去氯氣中的氯化氫，D裝置中裝濃硫酸干燥氯氣，B裝置中鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵，E裝置收集生成的氯化鐵，實(shí)驗(yàn)尾氣中有氯氣，要用A中堿石灰吸收，由于無(wú)水FeCl₃極易潮解，所以A裝置還是一個(gè)干燥裝置，防止吸收裝置中的水份與氯化鐵反應(yīng)，可形成一個(gè)完整的裝置，實(shí)際操作時(shí)需要先檢驗(yàn)裝置氣密性，裝入藥品，先制一會(huì)兒氯氣再加熱鐵粉，這樣可以創(chuàng)造一個(gè)無(wú)氧環(huán)境，防鐵被氧氧化，待反應(yīng)結(jié)束后再停止加熱，充分冷卻得到目標(biāo)產(chǎn)物．
（4）①本套裝置依次由制備氯氣、除HCl、干燥、反應(yīng)生成氯化鐵、收集、尾氣處理組成，再結(jié)合氣流方向連接裝置；
②實(shí)驗(yàn)中的尾氣氯氣對(duì)環(huán)境有污染需要堿石灰吸收，另外也可防止空氣中的水蒸汽進(jìn)入E，避免氯化鐵水解；裝置E是收集氯化鐵的，選擇冰水浴，是為了降溫，便于氯化鐵冷凝；
③因氯化鐵的沸點(diǎn)較低，當(dāng)?shù)陀?00℃時(shí)，氯化鐵凝華后形成的固體可能會(huì)堵塞導(dǎo)管．

解答 解：（1）制取無(wú)水氯化鐵的實(shí)驗(yàn)中，A裝置制取的是氯氣，實(shí)驗(yàn)室常用濃鹽酸與二氧化錳加熱制取，化學(xué)反應(yīng)方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）制取無(wú)水氯化亞鐵，需要HCl氣體，故A裝置制取的是HCl，裝置B：作用是干燥氯化氫，裝置C：熾熱鐵屑中通入氯化氫制取無(wú)水氯化亞鐵，反應(yīng)方程式為：Fe+2HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeCl₂+H₂↑，故尾氣的成分為未反應(yīng)的HCl和生成的氫氣，
故答案為：HCl和H₂；
（3）若要制取純凈的FeCl₂，需先排凈裝置中的空氣，防止在加熱時(shí)Fe與O₂反應(yīng)，故先點(diǎn)燃A處的酒精燈制取氯化氫，通入氯化氫（趕盡裝置中的空氣），再點(diǎn)燃C處的酒精燈，
故答案為：通入氯化氫（趕盡裝置中的空氣），再點(diǎn)燃C處酒精燈；
（4）①本套裝置依次是制備氯氣、除雜、反應(yīng)裝置、尾氣處理，按照氣流方向連接裝置時(shí)要注意流進(jìn)的導(dǎo)管要插入液面以下，按此原則可得連接順序?yàn)閐hifeccggba，
故答案為：dhifeccggba
②裝置A中堿石灰的作用是吸收多余的Cl₂、防止外界的水蒸氣進(jìn)入E中，裝置E是為了降溫冷凝，便于FeCl₃收集，
故答案為：吸收多余的Cl₂，防止外界的水蒸氣進(jìn)入E中；冷凝，便于FeCl₃收集
③從實(shí)驗(yàn)安全考慮，整套裝置存在一處明顯不足，就是制取裝置與收集裝置之間連接導(dǎo)管太細(xì)，即B、E之間的連接導(dǎo)管太細(xì)，當(dāng)溫度低于于100℃時(shí)，氯化鐵凝華后形成的固體可能會(huì)堵塞導(dǎo)管，
故答案為：B、E之間的連接導(dǎo)管太細(xì)，F(xiàn)eCl₃易凝華沉積而堵塞導(dǎo)管．

點(diǎn)評(píng) 本題以氯化鐵以及氯化亞鐵的制取為載體，考查的是實(shí)驗(yàn)室中氯氣的制取方法、常見(jiàn)尾氣的處理方法以及鐵離子的檢驗(yàn)等，解題關(guān)鍵理在于明確實(shí)驗(yàn)原理和目的及各裝置的作用，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，題目難度中等．