Question

3．某化學研究性學習小組模擬工業(yè)生產流程制備無水氯化鐵并對產物做如下探究實驗．

已知：①無水氯化鐵在空氣中易潮解，加熱易升華；
②工業(yè)上，向500～600℃的鐵屑中通人氯氣可生產無水氯化鐵；
③向熾熱的鐵屑中通入氯化氫可以生產無水氯化亞鐵和氫氣，
（1）儀器N的名稱是分液漏斗，N中盛有濃鹽酸，燒瓶M中的固體試劑KMnO₄（或KClO₃） （填化學式）．
（2）裝置的連接順序為→a，→g→h→d→e→bc→d→e→f．（用小寫字母表示，部分裝置可以重復使用）
（3）若缺少裝置E，則對本實驗造成的影響是HCl和Fe反應生成的H2與Cl2混合受熱發(fā)生爆炸，且有雜質氯化亞鐵生成
（4）已知硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）溶液在工業(yè)上可作脫氯劑，反應后Na₂S₂O₃被氧化為Na₂SO₄，則裝置D中
發(fā)生反應的離子方稱式為S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．
（5）實驗結束并冷卻后，將硬質玻璃管及收集器中的物質 一并快速轉移至錐形瓶中，加入過量的稀鹽酸和少許植物油（反應過程中不振蕩），充分反應后，進行如下實驗：
固體混合物$\stackrel{過量稀鹽酸}{→}$淡黃色溶液$\stackrel{KSCN溶液}{→}$淡紅色溶液$\stackrel{過量H_{2}O_{2}溶液}{→}$深紅色溶液$\stackrel{靜置一段溶液}{→}$紅色褪去
①淡紅色溶液中加入過量H₂O₂溶液后，溶液紅色加深的原因是2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2F³⁺+2H₂O（用離子方程式表示）．
②已知紅色褪去的同時有氣體生成，經檢驗氣體為O₂．該小組對紅色褪去的原因進行探究．

實驗	操作		現(xiàn)象
實驗I（取褪色后溶液3等份）	第1份	滴加FeCl3溶液	無明顯變化
	第2份	滴加KSCN溶液	溶液出現(xiàn)紅色
	第3份	滴加稀鹽酸和BaCl2	產生白色沉淀
實驗Ⅱ（取褪色后溶液同濃度的FeCi3溶液）	滴加2KSCN溶液，溶液變紅，再通入O2		無明顯變化

由實驗Ⅰ和Ⅱ可得出的結論為H₂O₂將SCN^-氧化成SO₄^2-．

Answer 1

分析 生產無水氯化鐵流程：A裝置：制取氯氣，實驗室常用濃鹽酸與KMnO₄（或KClO₃）制取，制得的氯氣中混有氯化氫和水蒸氣，裝置E：吸收HCl，裝置C：作用是干燥氯氣，常用濃硫酸，裝置B：鐵和氯氣反應2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2FeCl₃，冰水浴冷凝氯化鐵并收集，氯氣不能直接排放，用硫代硫酸鈉在D裝置中尾氣吸收，S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺，據(jù)此分析（1）～（4）；
（5）將硬質玻璃管及收集器中的物質轉移至錐形瓶中，加入過量的稀鹽酸，得到淡黃色溶液，加入KSCN溶液，溶液淡紅色，說明有鐵離子，加入過量的過氧化氫溶液，溶液變深紅色，說明鐵離子濃度變大，即溶液中有亞鐵離子，靜置一段時間，紅色退去；
對褪色溶液研究，實驗I說明溶液中鐵離子沒有變化，有硫酸根離子生成，實驗Ⅱ另取同濃度的 FeCl₃溶液滴加2滴試劑X，溶液變紅，再通入O₂，無明顯變化，說明O₂不能氧化SCN^-，則該硫酸根離子由H₂O₂將SCN^-氧化成SO₄^2-．

解答 解：（1）根據(jù)儀器構造可知儀器N為分液漏斗；A裝置用來制備氯氣，從裝置可知為固液不加熱型制備氯氣，選用濃鹽酸與KMnO₄（或KClO₃）制取，
故答案為：分液漏斗；KMnO₄（或KClO₃）；
（2）A裝置制取氯氣，制得的氯氣中混有氯化氫和水蒸氣，用飽和食鹽水吸收氯化氫氣體，所以a連接g連接h，在C裝置中用濃硫酸吸收水蒸氣，為吸收充分，導氣管長進短出，則h連接d連接e，干燥純凈的氯氣在B中與鐵反應，則e連接b連接c，氯氣不能直接排放，用硫代硫酸鈉在D裝置中尾氣吸收，為防止D裝置中的水蒸氣進入氯化鐵的收集裝置，故尾氣處理之前再接一個干燥裝置；
故答案為：a，g，h，d，e，b，c；
（3）若缺少裝置E，氯氣中混有HCl，HCl和Fe反應生成的H2與Cl2混合受熱發(fā)生爆炸，且有雜質氯化亞鐵生成；
故答案為：HCl和Fe反應生成的H2與Cl2混合受熱發(fā)生爆炸，且有雜質氯化亞鐵生成；
（4）裝置D中，硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）與氯氣反應，Na₂S₂O₃被氧化為Na₂SO₄，氯氣被還原為氯離子，離子方程式為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺；
故答案為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺；
（5）①加入KSCN溶液，溶液淡紅色，說明有鐵離子，加入過量的過氧化氫溶液，溶液變深紅色，說明鐵離子濃度變大，即溶液中有亞鐵離子，過氧化氫將亞鐵離子氧化為鐵離子使鐵離子濃度增大，離子方程式為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2F³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2F³⁺+2H₂O；
②紅色褪去的同時有氣體生成，經檢驗氣體為O₂，說明有氧化還原反應的發(fā)生，實驗I說明溶液中鐵離子沒有變化，有硫酸根離子生成，實驗Ⅱ另取同濃度的 FeCl₃溶液滴加2滴試劑X，溶液變紅，再通入O₂，無明顯變化，說明O₂不能氧化SCN^-，則該硫酸根離子由H₂O₂將SCN^-氧化成SO₄^2-；
故答案為：H₂O₂將SCN^-氧化成SO₄^2-．

點評 本題通過探究氯氣與鐵反應，考查了物質性質實驗方案的設計方法，題目難度中等，注意掌握氯氣與鐵反應的現(xiàn)象、反應原理，明確物質性質實驗方案的設計原則，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．