Question

2．氯化鐵是常見的水處理劑，利用廢鐵屑可制備無水氯化鐵，實驗室制備氯化鐵的裝置如圖：（已知：廢鐵屑中的雜質不與鹽酸反應）

（1）實驗制備操作步驟如下：
Ⅰ．打開彈簧夾K₁（填“K₁”或“K₂”），關閉彈簧夾K₂（填“K₁”或“K₂”），并打開活塞a，緩慢滴加鹽酸．
Ⅱ．當裝置A中不產生氣泡或量氣管和水準管液面不變時，關閉彈簧夾K₁，打開彈簧夾K₂，當A中溶液完全進入燒杯后關閉活塞a．
Ⅲ．將燒杯中溶液經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌操作后得到FeCl₃•6H₂O晶體．
Ⅳ．最后將FeCl₃•6H₂O晶體制成無水氯化鐵．
（2）當鹽酸與A中廢鐵屑接觸后發生的化學反應方程式是：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
（3）寫出H₂O₂溶液中發生的反應的離子反應方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（4）鐵制品易生銹，采用電化學防腐的方式可以防止鐵制品生銹，請利用石墨為輔助電極材料，完成鐵制品防腐示意圖2，并做相應標注．

Answer 1

分析 根據裝置圖可知，向A中加入鹽酸的儀器是分液漏斗，根據實驗裝置和操作步驟可知，實驗室制備無水FeCl₃，是利用鐵與鹽酸反應生成FeCl₂，然后把FeCl₂氧化成FeCl₃，先制得FeCl₃•6H₂O晶體，再脫結晶水制得無水FeCl₃．燒杯中足量的H₂O₂溶液是作氧化劑，把亞鐵離子全部氧化成三價鐵離子；
（1）Ⅰ．應為鹽酸與廢鐵屑的反應，故打開K₁，關閉K₂；
Ⅱ．鐵反應生成氫氣，量氣管中的液面降低，水準管中的液面升高，當反應完全時，無氣泡產生，且量氣管、水準管中的液面高度保持不變，此時關閉K₁，打開K₂；
Ⅲ．液得到晶體需要經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌等步驟；
（2）鹽酸與鐵屑反應生成氯化亞鐵和氫氣；
（3）鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵溶液，與過氧化氫溶液混合，氯化亞鐵被氧化生成氯化鐵來書寫方程式；
（4）鐵生銹時，做負極，失電子，若采用電化學方法防止鐵生銹，應構造一電解池，其中鐵應做陰極．

解答 解：（1）Ⅰ．打開彈簧夾K₁，關閉彈簧夾K₂，并打開活塞a，緩慢滴加鹽酸；
故答案為：K₁；K₂；Ⅱ．裝置A不產生氣泡或量氣管和水準管液面不變，關閉彈簧夾K₁，打開彈簧夾K₂，當A中溶液完全進入燒杯后關閉活塞a；
故答案為：裝置A中不產生氣泡或量氣管和水準管液面不變；
Ⅲ．將燒杯中溶液經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌操作后得到FeCl₃•6H₂O晶體．
故答案為：蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌；
（2）鹽酸與鐵屑的反應方程式為：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
故答案為：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（3）與鹽酸反應生成氯化亞鐵溶液，與過氧化氫溶液混合，氯化亞鐵被氧化生成氯化鐵，離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（4）鐵生銹時，做負極，失電子，若采用電化學方法防止鐵生銹，應構造一電解池，其中鐵應做陰極，如圖所示：；
故答案為：．

點評 本題主要考查制備實驗方案設計，明確原理是解題關鍵，是對學生綜合能力的考查，難度中等．