Question

2．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)生產(chǎn)流程制備無(wú)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(wú)水FeCl₃在空氣中易潮解，加熱易升華．他們?cè)O(shè)計(jì)了制備無(wú)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檢查裝置的氣密性；
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體系冷卻后，停止通入Cl₂，并用干燥的N₂趕盡Cl₂，將收集器密封
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2FeCl₃．
（2）實(shí)驗(yàn)操作步驟中，為防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步驟序號(hào)）②④．
（3）裝置B中的冷水作用為B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品；裝置C的名稱(chēng)為干燥管；裝置D中FeCl₂全部反應(yīng)后，因?yàn)槭�去吸收Cl₂的作用而失效，寫(xiě)出檢驗(yàn)FeCl₂是否失效的試劑：酸性KMnO₄溶液．（選填“KSCN溶液”“酸性KMnO₄溶液”或“AgNO₃溶液”）
（4）在虛線框內(nèi)畫(huà)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(guò)濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液．
FeCl₃與H₂S反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺
電解池中H⁺在陰極放電產(chǎn)生H₂的體積為8.96L（標(biāo)況），電解池中通過(guò)的電子數(shù)為0.8mol
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100%；
②FeCl₃可以循環(huán)利用．

Answer 1

分析 本題是探究模擬工業(yè)生產(chǎn)流程制備無(wú)水FeCl₃，再用副產(chǎn)品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S的綜合題型，涉及制備氯化鐵時(shí)根據(jù)其易水解和受熱易升華的特性，要保持無(wú)氧干燥的反應(yīng)環(huán)境，并利用加熱的方式防氯化鐵遇冷凝華，還考查了利用Fe²⁺的還原性用高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)其存在于溶液中，另外還利用氯化鐵的氧化性吸收硫化氫有毒氣體，利用電解反應(yīng)后的溶液重新生成得到氯化鐵溶液循環(huán)利用，提高原料的利用率，據(jù)此可作答．
（1）裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵；
（2）防止FeCl₃潮解，不與水蒸氣接觸；
（3）B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品；裝置C的名稱(chēng)為干燥管；檢驗(yàn)FeCl₂是否失效應(yīng)檢驗(yàn)FeCl₂是否存在，可以用KMnO₄溶液檢驗(yàn)；
（4）為防止氯氣的尾氣污染環(huán)境，可用氫氧化鈉溶液吸收，不用考慮防倒吸；
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，再改寫(xiě)為離子反應(yīng)方程式；
電解氯化亞鐵時(shí)，陰極陽(yáng)離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H₂，每生成一個(gè)氫分子轉(zhuǎn)移2個(gè)電子，可結(jié)合氫氣的物質(zhì)的量計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)目，結(jié)合綠色化學(xué)的理論并根據(jù)FeCl₃可以循環(huán)利用解答．

解答 解：（1）裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵，反應(yīng)為2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2FeCl₃，故答案為：2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2FeCl₃；
（2）為防止FeCl₃潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl₂，④用干燥的N₂趕盡Cl₂，故答案為：②④；
（3）B 中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品；裝置C的名稱(chēng)為干燥管，酸性高錳酸鉀溶液，裝置D中FeCl₂全部反應(yīng)完后，因?yàn)槭�去吸收Cl₂的作用而失效，（注意“全部”字眼）檢驗(yàn)FeCl₂是否失效就是檢驗(yàn)二價(jià)鐵離子，試樣中同時(shí)含有三價(jià)鐵，應(yīng)利用二價(jià)鐵的還原性，選擇酸性高錳酸鉀溶液，
故答案為：B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，便于收集產(chǎn)品；干燥管；酸性高錳酸鉀溶液；
（4）用氫氧化鈉溶液吸收含氯氣的尾氣，不需要考慮防倒吸，可用此裝置，故答案為：；

Ⅱ發(fā)生反應(yīng)為2FeCl₃+H₂S=2FeCl₂+2HCl+S↓，離子方程式為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，陰極發(fā)生氫離子得電子的還原反應(yīng)，2H⁺+2e^-═H ₂↑，H₂的體積為8.96L（標(biāo)況）物質(zhì)的量為$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的是為0.4mol×2=0.8mol，
電解池中最終得到的FeCl₃可重新用來(lái)吸收H₂S，得到循環(huán)利用，
故答案為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；0.8mol；FeCl₃可以循環(huán)利用．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合題，難度中等，考查了學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵．