Question

15．FeCl₃在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．某化學研究性學習小組模擬工業(yè)生產(chǎn)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)計了制備無水FeCl₃的實驗方案，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…
⑤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
請回答下列問題：
裝置A中反應(yīng)的化學方程式為2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃．
第③步加熱后，生成的煙狀FeCl₃大部分進入收集器，少量沉積在反應(yīng)管A的右端．要使沉積得FeCl₃進入收集器，第④步操作是在沉積的FeCl₃固體下方加熱．
操作步驟中，為防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步驟序號）②⑤裝置B中的冷水浴的作用為冷卻，使FeCl₃沉積，便于收集產(chǎn)品；裝置C的名稱為干燥管；裝置D中FeCl₂全部反應(yīng)完后，因為失去吸收Cl₂的作用而失效，寫出檢驗Fe Cl₂是否失效的試劑：KMnO₄溶液．在虛線框內(nèi)畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑．
Ⅱ．該組同學用裝置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．FeCl₃與H₂S反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺綜合分析實驗Ⅱ的兩個反應(yīng)，可知該實驗有兩個顯著優(yōu)點：
①H₂S的原子利用率100%；
②FeCl₃得到循環(huán)利用．

Answer 1

分析 Ⅰ．裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)，反應(yīng)為：2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，B中的冷水作用為是冷卻FeCl₃使其沉積，要使沉積的FeCl₃進入收集器，沉積的FeCl₃固體下方加熱，便于收集產(chǎn)品；為防止外界空氣中的水蒸氣進入裝置使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，檢驗FeCl₂是否失效應(yīng)檢驗FeCl₂是否存在，可以用KMnO₄溶液檢驗；
Ⅱ．三價鐵具有氧化性，硫化氫具有還原性，二者之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)；實驗過程中FeCl₃可以循環(huán)利用．

解答 解：Ⅰ．裝置A中鐵與氯氣反應(yīng)，反應(yīng)為：2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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，
氯氣具有強氧化性，將變價鐵氧化成高價鐵，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 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；第③步加熱后，生成的煙狀FeCl₃大部分進入收集器，第④步操作是對FeCl₃加熱發(fā)生升華使沉積的FeCl₃進入收集器；為防止FeCl₃潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl₂⑤用干燥的N₂趕盡Cl₂，故選：②⑤；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的名稱為干燥管；檢驗FeCl₂是否失效，應(yīng)檢驗FeCl₂是否存在，可以用KMnO₄溶液檢驗；用氫氧化鈉溶液吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸，
故答案為：2Fe+3Cl₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；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；KMnO₄溶液；；
Ⅱ．三價鐵具有氧化性，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⁺，該實驗的一個優(yōu)點是FeCl₃得到循環(huán)利用，
故答案為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；FeCl₃得到循環(huán)利用．

點評 本題考查了制備無水FeCl₃實驗操作和實驗設(shè)計，題目難度中等，側(cè)重考查鐵、氯、硫及其化合物的性質(zhì)應(yīng)用、實驗基本操作的分析判斷、實驗現(xiàn)象的推斷和應(yīng)用，試題綜合性較強，有利于培養(yǎng)學生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力．