Question

3．氯化鐵可用作金屬蝕刻、有機(jī)合成的催化劑，研究其制備及性質(zhì)是一個(gè)重要的課題．
（1）氯化鐵晶體的制備如圖1：

①實(shí)驗(yàn)過(guò)程中裝置乙發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、C1₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-，儀器丙的作用為吸收多余的氯氣．
②為順利達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，上述裝置中彈簧夾打開(kāi)和關(guān)閉的順序?yàn)殛P(guān)閉彈簧夾1和3，打開(kāi)彈簧夾2，待鐵粉完全溶解后打開(kāi)彈簧夾1和3，關(guān)閉彈簧夾2．
③反應(yīng)結(jié)束后，將乙中溶液邊加入濃鹽酸，邊進(jìn)行加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥即得到產(chǎn)品．
（2）氯化鐵的性質(zhì)探究：
某興趣小組將飽和FeC1₃溶液進(jìn)行加熱蒸發(fā)、蒸干灼燒，在試管底部得到固體．為進(jìn)一步探究該固體的成分設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)．（查閱文獻(xiàn)知：
①FeC1₃溶液濃度越大，水解程度越小
 ②氯化鐵的熔點(diǎn)為306℃、沸點(diǎn)為315℃，易升華，氣態(tài)FeCl₃會(huì)分解成FeCl₂和Cl₂
③FeC1₂熔點(diǎn)670℃）

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	解釋原因
打開(kāi)K，充入氮?dú)?/TD>	D中有氣泡產(chǎn)生	①充入N2的原因排出裝置內(nèi)的空氣
關(guān)閉K，加熱至600℃，充分灼燒固體	B中出現(xiàn)棕黃色固體	②產(chǎn)生現(xiàn)象的原因FeC13易升華
實(shí)驗(yàn)結(jié)束，振蕩C靜置	③溶液分層，上層接近無(wú)色，下層橙紅色	④2FeC13$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl2+Cl2，2Br-+Cl2=Br2+2Cl-（用相關(guān)的方程式說(shuō)明）
⑤結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)和文獻(xiàn)資料，該固體可以確定的成分有FeC13、Fe2O3．

Answer 1

分析 （1）氯化鐵晶體的制備：關(guān)閉彈簧夾1和3，打開(kāi)彈簧夾2，由稀鹽酸與鐵制備氯化亞鐵，待鐵粉完全溶解后打開(kāi)彈簧夾1和3，關(guān)閉彈簧夾2，由甲裝置由濃鹽酸和高錳酸鉀制備氯氣，通入乙裝置與亞鐵離子反應(yīng)制備氯化鐵，氯氣由裝置丙中的氫氧化鈉吸收，最后向乙制得的氯化鐵溶液中加入濃鹽酸，抑制鐵離子的水解，然后加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥即得到產(chǎn)品，據(jù)此分析解答；
（2）將飽和FeC1₃溶液進(jìn)行加熱蒸發(fā)、蒸干灼燒，在試管底部得到固體，探究該固體的成分：為防止空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，打開(kāi)K，充入氮?dú)猓�關(guān)閉K，加熱至600℃，充分灼燒固體，2FeC1₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₂+Cl₂，F(xiàn)eC1₃易升華，B中出現(xiàn)棕黃色固體，生成的氯氣通入C裝置，2Br^-+Cl²=Br₂+2Cl^-，四氯化碳密度比水重，萃取溴單質(zhì)，使C中溶液分層，上層接近無(wú)色，下層橙紅色，氯化鐵水解灼燒后生成氧化鐵，故固體還含有氧化鐵，據(jù)此分析．

解答 解：（1）①實(shí)驗(yàn)過(guò)程中裝置乙先由稀鹽酸與鐵制備氯化亞鐵，再通入氯氣制備氯化鐵，離子方程式為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、C1₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-；氯氣污染空氣，不能直接排放到空氣中，由裝置丙中的氫氧化鈉吸收多余的氯氣；
故答案為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、C1₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-；吸收多余的氯氣；
②先制備氯化亞鐵，再由氯化亞鐵與氯氣制備氯化鐵，為順利達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�關(guān)閉彈簧夾1和3，打開(kāi)彈簧夾2；待鐵粉完全溶解后打開(kāi)彈簧夾1和3，關(guān)閉彈簧夾2；
故答案為：關(guān)閉彈簧夾1和3，打開(kāi)彈簧夾2，待鐵粉完全溶解后打開(kāi)彈簧夾1和3，關(guān)閉彈簧夾2；
③反應(yīng)結(jié)束后，向乙制得的氯化鐵溶液中加入濃鹽酸，抑制鐵離子的水解，然后加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥即得到產(chǎn)品；
故答案為：濃鹽酸；冷卻結(jié)晶；
（2）①為防止空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，打開(kāi)K，充入氮?dú)猓?br />故答案為：排出裝置內(nèi)的空氣；
②FeC1₃易升華，B中出現(xiàn)棕黃色固體；
故答案為：FeC1₃易升華；
③充入氮?dú)�，關(guān)閉K，加熱至600℃，充分灼燒固體，2FeC1₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₂+Cl₂，
生成的氯氣通入C裝置，2Br^-+Cl²=Br₂+2Cl^-，四氯化碳密度比水重，萃取溴單質(zhì)，使C中溶液分層，上層接近無(wú)色，下層橙紅色；
故答案為：溶液分層，上層接近無(wú)色，下層橙紅色；
④灼燒固體，2FeC1₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₂+Cl₂，生成的氯氣C裝置，2Br^-+Cl²=Br₂+2Cl^-；
故答案為：2FeC1₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₂+Cl₂，2Br^-+Cl²=Br₂+2Cl^-；
⑤根據(jù)實(shí)驗(yàn)，固體肯定含有氯化鐵，氯化鐵溶液中的鐵離子水解灼燒后生成氧化鐵，故固體還含有氧化鐵，不能確定是否含有氯化亞鐵；
故答案為：FeC1₃、Fe₂O₃．

點(diǎn)評(píng) 本題以物質(zhì)制備為載體，考查學(xué)生對(duì)原理的分析理解、物質(zhì)的分離提純、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)成分分析、信息獲取與遷移運(yùn)用等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，題目難度中等．