Question

（14分）氯化铁是常见的水处理剂，利用废铁屑可制备无水氯化铁。

实验室制备装置和工业制备流程图如下：

已知：（1）无水FeCl₃的熔点为555 K、沸点为588 K。（2）废铁屑中的杂质不与盐酸反应

（3）不同温度下六水合氯化铁在水中的溶解度如下：

温度/℃	0	20	80	100
溶解度(g/100 g H2O)	74.4	91.8	525.8	535.7

实验室制备操作步骤如下：

Ⅰ．打开弹簧夹K₁，关闭活塞K₂，并打开活塞a，缓慢滴加盐酸。

Ⅱ．当……时，关闭弹簧夹K₁，打开弹簧夹K₂，当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a。

Ⅲ．将烧杯中溶液经过一系列操作后得到FeCl₃·6H₂O晶体。请回答：

（1）烧杯中足量的H₂O₂溶液的作用是                    。

（2）为了测定废铁屑中铁的质量分数，操作Ⅱ中“……”的内容是                   。

（3）从FeCl₃溶液制得FeCl₃•6H₂O晶体的操作步骤是：加入         后、       过滤、洗涤、干燥．

（4）试写出吸收塔中反应的离子方程式：                。

（5）捕集器温度超过673 K时，存在相对分子质量为325的铁的氯化物，该物质的分子式（相对式量:Cl-35.5、Fe-56）为           。

（6）FeCl₃的质量分数通常可用碘量法测定：称取m g无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入几滴淀粉溶液，并用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）。

①滴定终点的现象是：                       ；

②样品中氯化铁的质量分数                   ；

Answer

（1）把亚铁离子全部氧化成三价铁离子 （2分）

（2）装置A中不产生气泡或量气管和水准管液面不再改变（其他合理答案也给分）（2分）

（3）盐酸（1分） 蒸发（浓缩）、（冷却）结晶（2分）

（4）2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Clˉ（2分） （5）Fe2Cl6（1分）

（6）① 溶液由蓝色变无色，且半分钟内不变色（2分）

②（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据实验装置和操作步骤可知，实验室制备无水FeCl3，是利用铁与盐酸反应生成FeCl2，然后把FeCl2氧化成FeCl3，先制得FeCl3·6H2O晶体，再脱结晶水制得无水FeCl3。烧杯中足量的H2O2溶液是作氧化剂，把亚铁离子全部氧化成三价铁离子；（2）铁与盐酸反应完全时，不再产生氢气，所以装置A中不产生气泡或量气管和水准管的液面不再变化，此时，可将A中FeCl2溶液放入烧杯中进行氧化。（3）从FeCl3溶液制得FeCl3•6H2O晶体的操作步骤是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。（4）从工业制备流程图分析可知，反应炉中进行的反应是 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3，因此，进入吸收塔中的尾气是没有参加反应的氯气，在吸收塔中氯气被吸收剂吸收，反应后生成2FeCl3溶液，所以吸收剂应是2FeCl2溶液，反应的离子方程式为：2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+。（5）捕集器收集的是气态FeCl3，FeCl3的相对分子质量是162.5，由相对分子质量为325的铁的氯化物可以推出，当温度超过673 K时，二分子气态FeCl3可以聚合生成双聚体Fe2Cl6。（备注：FeCl3属共价型化合物，能溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，在673K蒸气中有双聚体，1023K以上分解为单分子）。（6）①称取m g无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入几滴淀粉溶液，此时溶液呈蓝色，用 Na2S2O3溶液滴定，滴入最后一滴Na2S2O3溶液，锥形瓶内的溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色。所以滴定终点的现象是：溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色。② 求样品中氯化铁的质量分数由反应：2Fe3+ + 2I - = 2Fe2+ + I2； I2+2S2O32-═2I-+S4O62-；可得关系式：2Fe3+ — I2 — 2S2O32-

1 1

n cV×10-3

求得n(Fe3+) = cV×10-3 mol，则样品中氯化铁的质量分数为：ω(Fe3+) = cV×10-3 mol×10×162.5g/mol×100% =

考点：化学实验设计与评价