Question

FeCl₃在現代工業生產中應用廣泛。某化學研究性學習小組模擬工業流程制備無水FeCl₃，再用副產品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S。

I、經查閱資料得知：無水FeCl₃在空氣中易潮解，加熱易升華。他們設計了制備無水 FeCl₃的實驗方案，裝置示意圖（加熱及夾持裝置略去）及操作步驟如下：

①檢驗裝置的氣密性；

②通入干燥的Cl₂，趕盡裝置中的空氣；

③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應完成；

④……

⑤體系冷卻后，停止通入Cl₂，并用干燥的H₂趕盡Cl₂，將收集器密封。

請回答下列問題：

（1）裝置A中反應的化學方程式為                                 。

（2）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl₃大部分進入收集器，少量沉積在反應管A右端。要使沉積的FeCl₃進入收集器，第④步操作是                                                      。

（3）操作步驟中，為防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步驟序號）                  。

（4）如果沒有裝置C的設計，會導致                                             。

（5）用離子方程式表示虛線框E中所增加裝置和試劑的作用：                     。

（6）用裝置D中的副產品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到單質硫，

請寫出反應的離子方程式：                                  。

Ⅱ、反應結束后，將收集器中所得固體完全溶于稀鹽酸，小組同學對所得溶液金屬陽離子的成分有三種觀點：①只有Fe³⁺；②只有Fe²⁺；③                          。

為探究溶液的組成，實驗如下：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論及反應離子方程式
①取少量所得溶液于試管中，加入少量KSCN溶液。		說明：假設②不成立，假設①或③成立；的離子方程式是               。
②另取少量所得溶液于試管中，加入少量酸性 KMnO4溶液。	溶液紫紅色退去	說明：                                        。

 

綜合上述實驗分析，所得溶液中含有的金屬陽離子有                                          。

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ、（1）2Fe+3Cl₂   2FeCl₃(2分)

（2）用酒精燈對沉積在A右端的FeCl₃加熱(1分)         （3）②⑤(2分)

（4）D裝置中水揮發到接受器，使FeCl₃潮解(2分)    

（5）Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O (2分)

（6）2Fe³⁺+2H₂S=2Fe²⁺+2 H⁺+S↓(2分)

Ⅱ、③既有Fe³⁺又有Fe²⁺(1分)

實驗步驟	實驗現象	實驗結論及反應離子方程式
	溶液中出現紅色。(1分)	Fe3++3SCN-= Fe(SCN)3。(2分)
		假設②或③成立

Fe³⁺、Fe²⁺(1分)

【解析】

試題分析：（1）裝置A中Fe與Cl₂反應生成FeCl₃，注意條件和配平可得2Fe+3Cl₂   2FeCl₃。

（2）要使沉積的FeCl₃進入收集器，根據FeCl₃加熱易升華的性質，第④的操作應該是：在沉積的的FeCl₃固體下方加熱。

（3）裝置干燥，通入的氣體干燥均可防止其潮解，故步驟中②⑤合題意。

（4）裝置C中CaCl₂具有吸水性，可把D中揮發出的水分吸收，如果沒有裝置C，D裝置中水揮發到接受器，使FeCl₃潮解。

（5）虛線框E中盛放試劑為NaOH溶液，作用為吸收尾氣中的Cl₂，所以離子方程式為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O。

（6）Fe³⁺具有氧化性，把H₂S氧化為S，可寫出離子方程式為：2Fe³⁺+2H₂S=2Fe²⁺+2 H⁺+S↓。

Ⅱ、根據①②可得③觀點為既有Fe³⁺又有Fe²⁺；假設②不成立，假設①或③成立，說明溶液含有Fe³⁺，加入少量KSCN溶液，發生絡合反應生成Fe(SCN)₃，使溶液變為紅色，離子方程式為：Fe³⁺+3SCN^-= Fe(SCN)₃；加入少量酸性 KMnO₄溶液，紫紅色退去，說明溶液含有Fe²⁺，則假設②或③成立，所以溶液中含有的金屬陽離子為Fe²⁺、Fe³⁺。

考點：本題考查化學方程式和離子方程式的書寫、離子的推斷、試劑與裝置的作用、實驗方案的分析。