Question

10．實驗室利用下列裝置可以準備FeCl₃（加熱、夾持裝置和固定裝置已略去）．圓底燒瓶中盛裝KMnO₄，分液漏斗中盛裝濃鹽酸，B中盛裝純鐵粉．已知信息：①FeCl₃的熔點為306℃，沸點為315℃．②FeCl₃遇水蒸氣會產生白霧．請回答下列問題：

（1）檢查A裝置氣密性的操作方法是A連接導氣管，將導氣管放入水中，關閉分液漏斗活塞，微熱圓底燒瓶或用熱毛巾捂住容器，觀察水中的導氣管口是否有氣泡冒出，如有氣泡冒出，停止微熱或拿走熱毛巾，導氣管內有一段水柱，說明氣密性良好．
（2）按氣流由左向右流動的方向為A→F→D→B→E→C相連進行實驗．
（3）C裝置的作用是防止空氣中的水蒸氣進入裝置E與氯化鐵反應，吸收剩余Cl₂防止污染空氣．
（4）用0.2mol的高錳酸鉀固體和足量的濃鹽酸完全反應后，得到標準狀況下氯氣的體積為11.2L，則含錳元素的生成物中錳元素的化合價為+2．
（5）寫出A裝置中發生反應的化學方程式，并標出電子轉移的方向和數目．
（6）檢驗產品中是否含有FeCl₂的實驗方案為取少量FeCl₃固體溶于水，滴加酸性KMnO₄溶液，如果KMnO₄溶液褪色，說明含有FeCl₂，如果KMnO4溶液不褪色，說明不含FeCl₂．

Answer 1

分析 （1）在導管上連接橡膠導管和彎導管，旋緊膠塞，關閉分液漏斗活塞，將導管一端浸入水中，用雙手捂住錐形瓶，若導管口冒出氣泡，則氣密性好或在導管上連接橡膠導管，夾上止水夾，旋緊膠塞，向分液漏斗中加水，打開活塞，水滴了一會兒不再流下，則氣密性好；
（2）利用裝置制備氯化鐵，FeCl₃遇水蒸氣會產生白霧，制得氯化鐵不能接觸到水蒸氣，圓底燒瓶中盛裝KMnO₄，分液漏斗中盛裝濃鹽酸制備氯氣，氯氣中含有水蒸氣和氯化氫，需要通過飽和食鹽水除去氯化氫，通過濃硫酸除去水蒸氣，得到干燥的氯氣和鐵加熱反應生成氯化鐵，FeCl₃的熔點為306℃，沸點為315℃，氯化鐵蒸氣在裝置E中冷卻收集，最后裝置連接干燥管C目的是防止空氣中的水蒸氣進入裝置E；
（3）上述分析可知，連接干燥管C目的是防止空氣中的水蒸氣進入裝置E與氯化鐵反應；
（4）依據元素化合價變化結合電子守恒計算得到錳元素化合價；
（5）A裝置中發生反應為高錳酸鉀和濃鹽酸反應生成氯化錳，氯化鉀，氯氣和水，結合電子守恒配平書寫，標注電子得失數；
（6）利用亞鐵離子具有還原性，遇到氧化劑高錳酸鉀溶液發生氧化還原反應，使溶液褪色設計實驗檢驗．

解答 解：（1）裝置氣密性檢查是利用裝置內壓強變化引起液面的變化設計方向，A連接導氣管，將導氣管放入水中，關閉分液漏斗活塞，微熱圓底燒瓶或用熱毛巾捂住容器，觀察水中的導氣管口是否有氣泡冒出，如有氣泡冒出，停止微熱或拿走熱毛巾，導氣管內有一段水柱，說明氣密性良好，
故答案為：A連接導氣管，將導氣管放入水中，關閉分液漏斗活塞，微熱圓底燒瓶或用熱毛巾捂住容器，觀察水中的導氣管口是否有氣泡冒出，如有氣泡冒出，停止微熱或拿走熱毛巾，導氣管內有一段水柱，說明氣密性良好；
（2）利用裝置制備氯化鐵，FeCl₃遇水蒸氣會產生白霧，制得氯化鐵不能接觸到水蒸氣，圓底燒瓶中盛裝KMnO₄，分液漏斗中盛裝濃鹽酸制備氯氣，氯氣中含有水蒸氣和氯化氫，需要通過飽和食鹽水除去氯化氫，通過濃硫酸除去水蒸氣，得到干燥的氯氣和鐵加熱反應生成氯化鐵，FeCl₃的熔點為306℃，沸點為315℃，氯化鐵蒸氣在裝置E中冷卻收集，最后這張連接干燥管防止空氣中的水蒸氣進入裝置E，裝置連接順序為：A-F-D-B-E-C，
故答案為：F；D；B；E；C；
（3）FeCl₃遇水蒸氣會產生白霧，裝置E不能進入空氣，連接干燥管C目的是防止空氣中的水蒸氣進入裝置E與氯化鐵反應，同時吸收過量的氯氣，防止污染空氣，
故答案為：防止空氣中的水蒸氣進入裝置E與氯化鐵反應，吸收剩余Cl₂防止污染空氣；
（4）用0.2mol的高錳酸鉀固體和足量的濃鹽酸完全反應后，得到標準狀況下氯氣的體積為11.2L，折錳元素化合價變化為x，
0.2mol×（7-x）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$×2
得到x=2，
故答案為：+2；
（5）KMnO₄反應，錳元素化合價+7價變化為+2價，氯元素化合價-1價變化為0價，結合電子守恒配平書寫化學方程式為16HCl+2KMnO₄=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，電子轉移10，則雙線橋標注的氧化還原反應電子轉移方程式為：，
故答案為：；
（6）利用亞鐵離子具有還原性，遇到氧化劑高錳酸鉀溶液發生氧化還原反應，使溶液褪色設計實驗檢驗，取少量FeCl₃固體溶于水，滴加酸性KMnO₄溶液，如果KMnO₄溶液褪色，說明含有FeCl₂，如果KMnO4溶液不褪色，說明不含FeCl₂，
故答案為：取少量FeCl₃固體溶于水，滴加酸性KMnO₄溶液，如果KMnO₄溶液褪色，說明含有FeCl₂，如果KMnO4溶液不褪色，說明不含FeCl₂．

點評 本題考查了物質性質和氧化還原反應分析，實驗設計方法，裝置連接順序和原則，注意知識積累，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．