Question

15．已知氯化亞鐵的熔點(diǎn)674℃、沸點(diǎn)1023℃；三氯化鐵在300℃以上易升華，易溶于水并且有強(qiáng)烈的吸水性．在500℃條件下氯化亞鐵與氧氣可能發(fā)生多種反應(yīng)，反應(yīng)之一為：12FeCl₂+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8FeCl₃．某研究小組選用以下裝置（夾持裝置省略，裝置可重復(fù)選用）進(jìn)行反應(yīng)的探究．回答下列問題：

（1）裝置的合理連接順序?yàn)锳、CBEC、D，其中E裝置U形管左邊設(shè)計為粗導(dǎo)管的目的是防止FeCl₃冷凝在導(dǎo)管中，堵塞導(dǎo)管．
（2）A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．
（3）反應(yīng)過程發(fā)現(xiàn)，裝置B中除生成紅棕色固體外，還觀察到黃綠色氣體，生成該氣體的化學(xué)方程式為4FeCl₂+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4Cl₂．
（4）待B中充分反應(yīng)后，停止加熱后，還需持續(xù)通氧氣至硬質(zhì)玻璃管冷卻到室溫且裝置中的黃綠色氣體完全消失．
（5）設(shè)計實(shí)驗(yàn)：
①利用E裝置U形管里的固體驗(yàn)證Fe（OH）₃是弱堿：取少量固體加水溶解，用pH試紙（或pH計）測得溶液顯酸性，即證．
②測定裝置B的殘留固體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：稱取一定質(zhì)量B中的殘留固體，加入足量的鹽酸（或硫酸等）溶解，加足量的H₂O₂氧化后，再加入足量氫氧化鈉溶液得沉淀，過濾、洗滌、在空氣中充分灼燒至恒重稱量．

Answer 1

分析 探究氯化亞鐵制取氯化鐵的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：反應(yīng)原理為：12FeCl₂+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8FeCl₃．首先制取氧氣，裝置A：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，制取的氧氣中含有水蒸氣，因三氯化鐵易溶于水并且有強(qiáng)烈的吸水性，需除去氧氣中的水蒸氣，選用裝置C，在500℃條件下氯化亞鐵與氧氣可能發(fā)生多種反應(yīng)，裝置B中：12FeCl₂+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8FeCl₃，同時發(fā)生副反應(yīng)4FeCl₂+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4Cl₂，待B中充分反應(yīng)后，停止加熱后，還需持續(xù)通氧氣至硬質(zhì)玻璃管冷卻到室溫且裝置中的黃綠色氣體完全消失，三氯化鐵在300℃以上易升華，利用裝置E濃鹽水冷卻氯化鐵，E裝置U形管左邊設(shè)計為粗導(dǎo)管的目的是防止FeCl₃冷凝在導(dǎo)管中，堵塞導(dǎo)管，在尾氣處理前組裝個吸水干燥裝置的說明，目的是為了防止外界空氣進(jìn)入，引入水蒸氣的干擾影響，最后用裝置D盛放堿性溶液吸收尾氣．
（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的制取氯化鐵，首先制取氧氣，其次除去氧氣中的水蒸氣，然后制取、收集，最后進(jìn)行尾氣處理，據(jù)此連接實(shí)驗(yàn)裝置，因三氯化鐵易凝華，其中E裝置U形管左邊設(shè)計為粗導(dǎo)管的目的是防止FeCl₃冷凝在導(dǎo)管中，堵塞導(dǎo)管；
（2）過氧化鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣；
（3）黃綠色氣體為氯氣，說明氯化亞鐵和氧氣反應(yīng)生成紅棕色氧化鐵和黃綠色氯氣，據(jù)此書寫方程式；
（4）待B中充分反應(yīng)后，停止加熱后，還需持續(xù)通氧氣，當(dāng)裝置中的黃綠色氣體完全消失，反應(yīng)停止；
（5）①利用氯化鐵為強(qiáng)酸弱堿鹽水解呈酸性進(jìn)行檢驗(yàn)；
②將裝置B的殘留固體溶于酸，加氧化劑將鐵轉(zhuǎn)化為鐵離子，加入堿生成氫氧化鐵沉淀，轉(zhuǎn)化為氧化鐵，根據(jù)氧化鐵測定裝置B的殘留固體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）氯化亞鐵制取氯化鐵的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：反應(yīng)原理為：12FeCl₂+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8FeCl₃．首先制取氧氣，裝置A：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，制取的氧氣中含有水蒸氣，因三氯化鐵易溶于水并且有強(qiáng)烈的吸水性，需除去氧氣中的水蒸氣，選用裝置C，在500℃條件下氯化亞鐵與氧氣可能發(fā)生多種反應(yīng)，裝置B中：12FeCl₂+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8FeCl₃，同時發(fā)生副反應(yīng)4FeCl₂+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4Cl₂，待B中充分反應(yīng)后，停止加熱后，還需持續(xù)通氧氣至硬質(zhì)玻璃管冷卻到室溫且裝置中的黃綠色氣體完全消失，三氯化鐵在300℃以上易升華，利用裝置E濃鹽水冷卻氯化鐵，E裝置U形管左邊設(shè)計為粗導(dǎo)管的目的是防止FeCl₃冷凝在導(dǎo)管中，堵塞導(dǎo)管，最后用裝置D盛放堿性溶液吸收尾氣，
故答案為：CBEC；防止FeCl₃冷凝在導(dǎo)管中，堵塞導(dǎo)管；
（2）裝置A中過氧化鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，反應(yīng)方程式為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（3）裝置B中生成紅棕色固體為氧化鐵，觀察到黃綠色氣體為氯氣，氯化亞鐵和氧氣反應(yīng)生成氧化鐵和氯氣，反應(yīng)方程式為：4FeCl₂+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4Cl₂，
故答案為：4FeCl₂+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4Cl₂；
（4）待B中充分反應(yīng)后，停止加熱后，還需持續(xù)通氧氣，至硬質(zhì)玻璃管冷卻到室溫且裝置中的黃綠色氣體完全消失，保證裝置B中：12FeCl₂+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8FeCl₃，反應(yīng)完全，
故答案為：硬質(zhì)玻璃管冷卻到室溫且裝置中的黃綠色氣體完全消失；
（5）①驗(yàn)證Fe（OH）₃是弱堿，可通過氯化鐵為強(qiáng)酸弱堿鹽水解呈酸性進(jìn)行檢驗(yàn)，取少量固體加水溶解，用pH試紙（或pH計）測得溶液顯酸性，即證，
故答案為：取少量固體加水溶解，用pH試紙（或pH計）測得溶液顯酸性，即證；
②測定裝置B的殘留固體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可通過測定氧化鐵實(shí)驗(yàn)，操作為：稱取一定質(zhì)量B中的殘留固體，加入足量的鹽酸（或硫酸等）溶解，加足量的H₂O₂氧化后，再加入足量氫氧化鈉溶液得沉淀，過濾、洗滌、在空氣中充分灼燒至恒重稱量，
故答案為：稱取一定質(zhì)量B中的殘留固體，加入足量的鹽酸（或硫酸等）溶解，加足量的H₂O₂氧化后（不答也可）再加入足量氫氧化鈉溶液得沉淀，過濾、洗滌、在空氣中充分灼燒至恒重稱量．

點(diǎn)評 本題考查實(shí)驗(yàn)探究氯化亞鐵制取氯化鐵，為高頻考點(diǎn)，把握制備實(shí)驗(yàn)原理、鐵的性質(zhì)等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．