Question

【題目】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：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華。他們設(shè)計(jì)了制備無水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。

請回答下列問題：

(1)裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。

(2)第③步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進(jìn)入收集器，少量沉積在反應(yīng)管A右端，要使沉積的FeCl3進(jìn)入收集器，第④步操作是_______________。

(3)操作步驟中，為防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步驟序號(hào))_____________。

(4)裝置B中冷水浴的作用為________________；裝置C的名稱為_____________；裝置D中FeCl2全部反應(yīng)后，因失去吸收Cl2的作用而失效，寫出檢驗(yàn)FeCl2是否失效的試劑：____________。

(5)在虛線框中畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑_____________。

Ⅱ．該組同學(xué)用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl3溶液吸收H2S，得到單質(zhì)硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液。

(6)FeCl3與H2S反應(yīng)的離子方程式為____________。

(7)綜合分析實(shí)驗(yàn)Ⅱ的兩個(gè)反應(yīng)，可知該實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：①H2S的原子利用率為100%；②___________。

Answer 1

【答案】2Fe+3Cl22FeCl3 在沉積的FeCl3固體下方加熱 ②⑤ 冷卻，使FeCl3沉積，便于收集產(chǎn)品 干燥管 K3[Fe(CN)6)溶液 2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ FeCl3得到循環(huán)利用

【解析】

Ⅰ．裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)，反應(yīng)為：2Fe+3Cl2 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無水氯化鈣來吸水，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，據(jù)此分析解答(1)~(5)；

Ⅱ．三價(jià)鐵具有氧化性，硫化氫具有還原性，二者之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，化學(xué)方程式為2FeCl3+H2S═2FeCl2+S↓+2HCl，電解氯化亞鐵時(shí)，陰極陽離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；陽極陰離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此分析解答(6)~(7)。

Ⅰ．(1)氯氣具有強(qiáng)氧化性，將有變價(jià)的鐵元素氧化成高價(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 2FeCl3，故答案為：2Fe+3Cl2 2FeCl3；

(2)第③步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進(jìn)入收集器，少量沉積在反應(yīng)管A右端，因?yàn)闊o水FeCl3加熱易升華，要使沉積的FeCl3進(jìn)入收集器，需要對FeCl3加熱，使氯化鐵發(fā)生升華，使沉積的FeCl3進(jìn)入收集器，故答案為：在沉積的FeCl3固體下方加熱；

(3)為防止FeCl3潮解，可以采取的措施有：步驟②中通入干燥的Cl2，步驟⑤中用干燥的N2趕盡Cl2，故答案為：②⑤；

(4)B中的冷水是為了冷卻FeCl3使其沉積，便于收集產(chǎn)品，裝置C的名稱為干燥管；Fe2+的檢驗(yàn)可通過與K3[Fe(CN)6)溶液生成藍(lán)色沉淀的方法來完成，故答案為：冷卻，使FeCl3沉積，便于收集產(chǎn)品；干燥管；K3[Fe(CN)6)溶液；

(5)氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，所以可以用氫氧化鈉溶液吸收尾氣中的氯氣，尾氣吸收裝置E為：，故答案為：；

Ⅱ．(6)三價(jià)鐵具有氧化性，硫化氫具有還原性，二者之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2FeCl3+3H2S=2FeCl2+6HCl+3S↓，離子方程式為：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，故答案為：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

(7)電解氯化亞鐵時(shí)，陰極發(fā)生氫離子得電子的還原反應(yīng)，2H++2e-═H 2↑，陽極亞鐵離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)：Fe2+-e-=Fe3+，電解池中最終得到的FeCl3可重新用來吸收H2S，可以循環(huán)利用，故答案為：FeCl3可以循環(huán)利用。