Question

實驗室可用氯氣與金屬鐵反應制備無水三氯化鐵，該化合物是棕紅色，易潮解，100 ℃左右時升華。下圖是兩個學生設計的實驗裝置，左邊的反應裝置相同，而右邊的產品收集裝置則不同，分別如(Ⅰ)和(Ⅱ)所示。試回答：

(1)B中反應的化學方程式為：________________________________________。

(2)D中的反應開始前，需排除裝置中的空氣，應采取的方法是：________________________。

(3)D中反應的化學方程式為：________________________________。

(4)裝置(Ⅰ)的主要缺點是：___________________________________。

(5)裝置(Ⅱ)的主要缺點是：___________________________________。

如果選用此裝置來完成實驗，則必須采取的改進措施是：____________________________。

Answer 1

(1)4HCl+MnO₂MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑

(2)B中的反應進行一段時間后，看到黃綠色氣體充滿整套裝置時，再開始加熱D

(3)2Fe+3Cl₂2FeCl₃

(4)導管易被產品堵塞；尾氣排入空氣，易造成環境污染

(5)產品易潮解  在瓶E和F之間連接裝有干燥劑的裝置

解析：本題告訴了考生，該實驗旨在用氯氣和金屬鐵反應制備無水三氯化鐵，并給出了實驗裝置示意圖。然后由反應原料的制取和制備反應的方程式，實驗操作中如何排出空氣，如何防止堵塞、潮解設問。是一道綜合測試實驗各個環節的應用題。

    由題設“制備無水三氯化鐵”可知D管中是鐵絲或鐵粉，并推知A、B、C應該是氯氣的發生和干燥裝置，A中加入濃鹽酸，B中應該讓濃鹽酸跟氧化劑作用(常用的是MnO₂或KMnO₄)。

    要使D管中空氣排出，最方便的方法就是首先讓剛發生的氯氣去驅除它，此時不要加熱D管。待到空氣驅凈、氯氣充滿D管時才給D管加熱，以保證鐵和純氯氣反應。

由于題干中已經告訴了我們，氯化鐵易升華，因此D管中FeCl₃容易升華而出，卻又特別容易重新冷凝，在裝置Ⅰ中D管出口可能被堵塞，多余的氯氣并不能被濃H₂SO₄吸收，排放尾氣時將導致污染。

    而裝置Ⅱ和D管出口是廣口瓶，可免受堵塞，尾氣排放前有堿液吸收，這都是好的。但FeCl₃容易被潮解，堿液不足以抵擋潮氣，應在E、F之間加入干燥裝置。