Question

三氯化鐵是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中必不可少的重要試劑．某興趣小組利用廢鐵屑（含少量銅等不與鹽酸反應(yīng)的雜質(zhì)）來(lái)制備 FeCl₃?6H₂O，該同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，A中放有m克廢鐵屑，燒杯中盛有過(guò)量的稀硝酸，實(shí)驗(yàn)時(shí)打開a，關(guān)閉b，從分液漏斗內(nèi)向A中加過(guò)量的稀鹽酸，此時(shí)溶液呈淺綠色，再打開b 進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾結(jié)束后，取燒杯內(nèi)溶液倒入蒸發(fā)皿加熱，蒸發(fā)掉部分水并使多余HNO₃分解，再降溫結(jié)晶得FeCl₃?6H₂O晶體．
填寫下列空白：
（1）如何檢查裝置A的氣密性：

 

．
（2）滴加鹽酸時(shí)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率較之同濃度鹽酸與純鐵粉反應(yīng)要快，其原因是

 

．
（3）將燒杯內(nèi)溶液用蒸發(fā)、濃縮、再降溫結(jié)晶法制得FeCl₃?6H₂O晶體，而不用直接蒸發(fā)結(jié)晶的方法來(lái)制得晶體的理由

 

．
（4）用該法制得的晶體中往往混有Fe （NO₃）₃，為了制得較純凈的FeCl₃?6H₂O，可將燒杯內(nèi)的稀硝酸換成

 

．
（5）若要測(cè)廢鐵屑的純度，可測(cè)出從B中放出氣體的體積V （已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況，單位：L），則廢鐵屑的純度為：

 

（用含m、V的代數(shù)式表示），請(qǐng)?jiān)诳驁DC中畫出必要的裝置．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),鐵的化學(xué)性質(zhì)

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：實(shí)驗(yàn)的目的是制備FeCl₃?6H₂O，由裝置圖可知，在A中，廢鐵屑與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵，經(jīng)過(guò)濾可分離出銅，氯化亞鐵和過(guò)量的鹽酸流入燒杯中，硝酸將氯化亞鐵氧化生成氯化鐵，經(jīng)蒸發(fā)濃縮反應(yīng)液，可制得FeCl₃?6H₂O，另外在C中補(bǔ)充量氣裝置，可測(cè)得鐵的含量．
（1）檢驗(yàn)裝置的氣密性可以用加熱法和注水法，從形成壓強(qiáng)差的角度思考檢查氣密性的方法，
（2）粗鐵粉易形成原電池反應(yīng)；
（3）直接蒸發(fā)結(jié)晶FeCl₃?6H₂O時(shí)，因?yàn)镕eCl₃+3H₂O?Fe（OH）₃+3HCl，HCl逸出使得水解正向進(jìn)行，因此得不到FeCl₃?6H₂O；
（4）不引入雜質(zhì)并能將FeCl₂氧化的物質(zhì)是Cl₂或H₂O₂；
（5）在框圖C中應(yīng)補(bǔ)充量氣裝置，根據(jù)氫氣的體積可確定鐵的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算純度．

解答： 解：實(shí)驗(yàn)的目的是制備FeCl₃?6H₂O，由裝置圖可知，在A中，廢鐵屑與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵，經(jīng)過(guò)濾可分離出銅，氯化亞鐵和過(guò)量的鹽酸流入燒杯中，硝酸將氯化亞鐵氧化生成氯化鐵，經(jīng)蒸發(fā)濃縮反應(yīng)液，可制得FeCl₃?6H₂O，另外在C中補(bǔ)充量氣裝置，可測(cè)得鐵的含量，
（1）檢驗(yàn)裝置的氣密性可以用加熱法和注水法，分別是關(guān)閉活塞a、活塞b，打開分液漏斗活塞和瓶蓋，從中注水，漏斗下端會(huì)形成一段液柱，一段時(shí)間后，若液柱緩緩下移，說(shuō)明氣密性不好，若液柱停止不動(dòng)，則說(shuō)明氣密性好，或關(guān)閉分液漏斗活塞和活塞b，打開活塞a，將管口B接一段帶玻璃管的乳膠管并引入水槽中，用雙手捂住裝置A，若水槽中有氣泡產(chǎn)生，放開雙手玻璃管中形成一段液柱，則氣密性良好，
故答案為：①關(guān)閉活塞a、活塞b，打開分液漏斗活塞和瓶蓋，從中注水，漏斗下端會(huì)形成一段液柱，一段時(shí)間后，若液柱緩緩下移，說(shuō)明氣密性不好，若液柱停止不動(dòng)，則說(shuō)明氣密性好．②關(guān)閉分液漏斗活塞和活塞b，打開活塞a，將管口B接一段帶玻璃管的乳膠管并引入水槽中，用雙手捂住裝置A，若水槽中有氣泡產(chǎn)生，放開雙手玻璃管中形成一段液柱，則氣密性良好；
（2）鐵粉中含有銅，鐵比銅活潑，形成原電池反應(yīng)，反應(yīng)速率增大，
故答案為：鐵粉與雜質(zhì)銅形成原電池反應(yīng)，加快了反應(yīng)速率；
（3）直接蒸發(fā)結(jié)晶FeCl₃?6H₂O時(shí)，因?yàn)镕eCl₃+3H₂O?Fe（OH）₃+3HCl，HCl逸出使得水解正向進(jìn)行，因此得不到FeCl₃?6H₂O，在酸性溶液中加熱，可抑制水解，防止生成氫氧化鐵，
故答案為：因?yàn)槁然�鐵是強(qiáng)酸弱堿鹽水解生成氫氧化鐵和鹽酸，加熱蒸干時(shí)使HCl 揮發(fā)造成水解平衡右移，因此得不到FeCl₃?6H₂O晶體；
（4）不引入雜質(zhì)并能將FeCl₂氧化的物質(zhì)是Cl₂或H₂O₂，故答案為：雙氧水或新制氯水；
（5）產(chǎn)生的氣體為氫氣． Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56 g      22.4 L
m（Fe）     V L
m（Fe）=

56V

22.4

g，
則ω（（Fe）=

56V 22.4

m

×100%=

56V

22.4m

×100%，
要測(cè)量氣體的體積，應(yīng)在框圖C中應(yīng)補(bǔ)充量氣裝置，如，
故答案為：

56V

22.4m

×100%；．

點(diǎn)評(píng)：本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力的考查，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，注意把握實(shí)驗(yàn)的目的和原理，為解答該題的關(guān)鍵，難度不大．