Question

氯化鐵是一種重要的化工原料，無水氯化鐵遇潮濕空氣極易吸水生成FeCl₃·nH₂O。
（1）實驗室用如下裝置（部分加熱、夾持等裝置已略去）制備無水氯化鐵固體。

①裝置A中儀器z的名稱是___________。
②簡述檢驗裝置A氣密性的操作：______________________。
③按氣流方向連接各儀器接口，順序為a→_________ →__________ →_________ →__________→b→c→_________→__________，裝置D的作用是______________________。
（2）工業上制備無水氯化鐵的一種工藝流程如下：

①吸收塔中發生反應的離子方程式為_________________________________________。
②簡述由FeCl₃·6H₂O晶體得到無水氯化鐵的操作：________________________________。
③用碘量法測定所得無水氯化鐵的質量分數：稱取m克無水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，再轉移到100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容；取出10 mL，加入稍過量的KI溶液，充分反應后，滴入指示劑_________（填試劑名稱），用c mol/L的Na₂S₂O₃溶液進行滴定，終點時消耗V mLNa₂S₂O₃溶液（已知：I₂＋2S₂O₃^2－＝2I^－＋S₄O₆^2－）。則樣品中氯化鐵的質量分數為____________。
（3）若已知：
Fe(OH)₃(aq)Fe^3＋(aq)＋3OH^－(aq) △H＝a kJ/mol
H₂O(l)H^＋(aq)＋OH^－(aq)  △H＝b kJ/mol
請寫出Fe^3＋發生水解反應的熱化學方程式________________________________________。

Answer 1

（16分）（1）①分液漏斗（1分，寫錯字不得分）
②關閉a處彈簧夾和分液漏斗的活塞，向分液漏斗中加入較多的水，然后打開分液漏斗的活塞，使水緩緩流下，若分液漏斗中的水不能完全漏下，說明裝置氣密性好（或在a管處接一導管，并將導管末端插入水中，同時關閉分液漏斗的活塞，用酒精燈給圓底燒瓶微熱，若導管末端有氣泡冒出，停止加熱恢復室溫時，導管末端形成一小段水柱，說明裝置氣密性好。（2分，合理答案即可）③a→h→i→d→e→b→c→f→g  (2分，順序寫錯不得分) 吸收未反應的Cl₂ (1分)，同時防止空氣中的水蒸氣進入裝置B  (1分) (共2分，合理答案即可)
（2）①2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^- （2分，化學式寫錯、不配平均不得分，寫化學方程式不得分）
②將FeCl₃·6H₂O晶體置于HCl氣流中加熱(2分，合理答案即可)
③淀粉溶液或淀粉  (1分) %或 或×100% (2分，合理答案即可)
（3）Fe³⁺(aq)+3H₂O(l)Fe(OH)₃(aq) + 3H⁺(aq) △H=（3b－a）kJ·mol^-1 （2分，化學式寫錯、表達式寫錯、不配平、漏寫物質狀態、漏寫單位均不得分）

試題分析：（1）①根據裝置的結構特點可判斷，裝置A中儀器z的名稱是分液漏斗；
②裝置氣密性檢驗一般是借助于氣壓差，因此根據該裝置的特點可知，檢驗裝置A氣密性的操作應該是關閉a處彈簧夾和分液漏斗的活塞，向分液漏斗中加入較多的水，然后打開分液漏斗的活塞，使水緩緩流下，若分液漏斗中的水不能完全漏下，說明裝置氣密性好（或在a管處接一導管，并將導管末端插入水中，同時關閉分液漏斗的活塞，用酒精燈給圓底燒瓶微熱，若導管末端有氣泡冒出，停止加熱恢復室溫時，導管末端形成一小段水柱，說明裝置氣密性好。
③由于無水氯化鐵遇潮濕空氣極易吸水生成FeCl₃·nH₂O，而制得的氯氣中含有水蒸氣和氯化氫，所以在和鐵反應之前需要凈化氯氣。氯化氫用飽和食鹽水除去，濃硫酸用來干燥氯氣，且首先除去氯化氫，最后干燥。同時為了防止氯氣污染空氣，且也為了防止空氣中的水蒸氣進入反應器，還需要有尾氣處理裝置，選擇的裝置是盛有堿石灰的干燥管，所以正確的連接順序為a→h→i→d→e→b→c→f→g；根據以上分析可知，裝置D的作用是吸收未反應的Cl₂，同時防止空氣中的水蒸氣進入裝置B。
（2）①從吸收塔中出來的是氯化鐵溶液，所以吸收劑X應該是氯化亞鐵，所以該反應的離子方程式為2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
②由于氯化鐵水解生成氫氧化鐵和氯化氫，水解吸熱，且生成的 氯化氫極易揮發，進一步促進水解，所以由FeCl₃·6H₂O晶體得到無水氯化鐵的操作應該是將FeCl₃·6H₂O晶體置于HCl氣流中加熱；
③氯化鐵能把碘化鉀氧化生成單質碘，而碘遇淀粉顯藍色，所以加入的指示劑應該是淀粉溶液；根據方程式2Fe^3＋＋2I^－＝2Fe^2＋＋I₂、I₂＋2S₂O₃^2－＝2I^－＋S₄O₆^2－可知2Fe^3＋～I₂～2S₂O₃^2－，則10ml溶液中鐵離子的物質的量是0.001cVmol，所以原樣品中氯化鐵的物質的量是0.001cVmol×＝0.01cVmol，因此氯化鐵的質量是0.01cVmol×162.5g/mol＝1.625cVg，則樣品中氯化鐵的質量分數為×100%＝%。
（3）已知①Fe(OH)₃(aq)Fe^3＋(aq)＋3OH^－(aq) △H＝a kJ/mol，②H₂O(l)H^＋(aq)＋OH^－(aq)  △H＝b kJ/mol，則根據蓋斯定律可知②×3－①即得到方程式）Fe³⁺(aq)+3H₂O(l)Fe(OH)₃(aq) + 3H⁺(aq)，所以該反應的反應熱△H=（3b－a）kJ·mol^-1。