Question

4．氯化亞鐵具有獨有的脫色能力，適用于染料、染料中間體、印染、造紙行業(yè)的污水處理．某課題小組設(shè)計如下方案制備氯化亞鐵并探究氯化亞鐵（Fe²⁺）的還原性．
某同學(xué)選擇下列裝置用氯化鐵制備少量氯化亞鐵（裝置不可以重復(fù)使用）．查閱資料知，氯化鐵遇水劇烈水解，在加熱條件下氫氣還原氯化鐵生成FeCl₂和HCl．

（1）實驗開始前應(yīng)先檢查裝置的氣密性，請敘述裝置A氣密性檢驗的方法：關(guān)閉活塞，向長頸漏斗內(nèi)注水至形成一段水柱且液面高度不變，說明裝置氣密性良好
（2）氣流從左至右，裝置接口連接順序是ab c e f d
（3）裝置C中干燥管中所盛試劑的名稱是：堿石灰或生石灰，作用是：除去HCl、并防止空氣中水的進(jìn)入
（4）裝置C中酒精燈的作用是：燃燒H₂，防止污染空氣
（5）為了測定氯化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某同學(xué)進(jìn)行了如下實驗：
稱取實驗制備的氯化亞鐵樣品5.435g，配成溶液，用1.00mol•L^-1酸性KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點．（已知還原性Fe²⁺＞Cl^-）滴定結(jié)果如表所示：

滴定次數(shù)	標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積
	滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	1.04	25.03
2	1.98	25.99
3	3.20	25.24

①寫出滴定過程中所發(fā)生的2個離子方程式：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O
②樣品中氯化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70.1%．

Answer 1

分析 （1）裝置氣密性的檢驗，利用長頸漏斗檢驗使用注水法，加入水形成一段水柱且保持不變；
（2）裝置的連接順序是利用裝置A生成氫氣通過濃硫酸干燥后通入裝置D中的玻璃管中加熱反應(yīng)，在加熱條件下氫氣還原氯化鐵生成FeCl₂和HCl，剩余氫氣通過裝置C點燃處理；
（3）裝置C中堿石灰或生石灰吸收生成的氯化氫，故C中干燥管應(yīng)盛放堿石灰作用除去HCl、并防止空氣中水的進(jìn)入；
（4）先制備氫氣，但有雜質(zhì)水，選擇除雜試劑（干燥），已知氫氣還原氯化鐵生成FeCl₂和HCl，制備FeCl₂，而氯化鐵遇水劇烈水解，應(yīng)注意前后都要防水進(jìn)入，后考慮有尾氣，進(jìn)行尾氣處理，尾氣兩種未反應(yīng)完全的氫氣與HCl，裝置C中酒精燈的作用為燃燒H₂，防止污染空氣；
（5）圖表數(shù)據(jù)分析可知第三次滴定數(shù)值誤差太大離子物質(zhì)的量舍去，依據(jù)第一次和第二次滴定結(jié)果計算高錳酸鉀溶液的平均體積，V=$\frac{25.03-1.04+25.99-1.98}{2}$ml=24ml，結(jié)合氧化還原反應(yīng)定量關(guān)系計算，MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，
設(shè)FeCl₃與FeCl₂物質(zhì)的量分別為x、y，F(xiàn)e²⁺為ymol，Cl^-為（3x+2y）mol
$\frac{y}{5}$+$\frac{3x+2y}{5}$=1.00mol•L^-1×0.024L
162.5x+127y=5.435
解得x=0.1 y=0.3，
計算得到氯化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）裝置氣密性的檢驗，利用長頸漏斗檢驗使用注水法，加入水形成一段水柱且保持不變，關(guān)閉活塞，向長頸漏斗內(nèi)注水至形成一段水柱且液面高度不變，說明裝置氣密性良好，
故答案為：關(guān)閉活塞，向長頸漏斗內(nèi)注水至形成一段水柱且液面高度不變，說明裝置氣密性良好；
（2）裝置的連接順序是利用裝置A生成氫氣通過濃硫酸干燥后通入裝置D中的玻璃管中加熱反應(yīng)，在加熱條件下氫氣還原氯化鐵生成FeCl₂和HCl，剩余氫氣通過裝置C點燃處理，氣流從左至右，裝置接口連接順序是a b c e f d，
故答案為：a b c e f d；
（3）裝置C中堿石灰或生石灰吸收生成的氯化氫，故C中干燥管應(yīng)盛放堿石灰作用除去HCl、并防止空氣中水的進(jìn)入，
故答案為：堿石灰或生石灰，除去HCl、并防止空氣中水的進(jìn)入；
（4）裝置A先制備氫氣，但有雜質(zhì)水，選擇除雜試劑（干燥），已知氫氣還原氯化鐵生成FeCl₂和HCl，制備FeCl₂，而氯化鐵遇水劇烈水解，應(yīng)注意前后都要防水進(jìn)入，后考慮有尾氣，進(jìn)行尾氣處理，尾氣兩種未反應(yīng)完全的氫氣與HCl，裝置C中酒精燈的作用為燃燒H₂，防止污染空氣，
故答案為：燃燒H₂，防止污染空氣；
（5）圖表數(shù)據(jù)分析可知第三次滴定數(shù)值誤差太大離子物質(zhì)的量舍去，依據(jù)第一次和第二次滴定結(jié)果計算高錳酸鉀溶液的平均體積，V=$\frac{25.03-1.04+25.99-1.98}{2}$ml=24ml，結(jié)合氧化還原反應(yīng)定量關(guān)系計算，MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，
設(shè)FeCl₃與FeCl₂物質(zhì)的量分別為x、y，F(xiàn)e²⁺為ymol，Cl^-為（3x+2y）mol
$\frac{y}{5}$+$\frac{3x+2y}{5}$=1.00mol•L^-1×0.024L
162.5x+127y=5.435
解得x=0.01mol，y=0.03mol，
計算得到氯化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.03mol×127g/mol}{5.435g}$×100%=70.1%，
故答案為：70.1%．

點評 本題考查了基礎(chǔ)化學(xué)實驗操作、儀器鏈接、選擇、試劑選擇、實驗計算、氧化還原化學(xué)方程式書寫，主要是實驗原理的分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．