Question

氯化鐵是常見的水處理劑，無水FeCl₃的熔點為555K、沸點為588K．工業上制備無水FeCl₃的一種工藝如下：
（1）試寫出吸收塔中反應的離子方程式：

2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-

．
（2）已知六水合氯化鐵在水中的溶解度如下：

溫度/℃	0	10	20	30	50	80	100
溶解度（g/100gH20）	74.4	81.9	91.8	106.8	315.1	525.8	535.7

從FeCl₃溶液中獲得FeCl₃?6H₂O的方法是：

加入少量鹽酸加熱濃縮，再冷卻結晶

．
（3）捕集器中溫度超過673K，存在相對分子質量為325的物質，該物質的分子式為：

Fe₂Cl₆

．
（4）室溫時在FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，當溶液pH為2.7時，Fe³⁺開始沉淀；當溶液pH為4時，c（Fe³⁺）=

1.1×10^-6

mol/L（已知：Ksp[Fe（OH）₃]=1.1×10^-36）．
（5）FeCl₃的質量分數通常可用碘量法測定：稱取m克無水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，再轉移到100mL容量瓶，用蒸餾水定容；取出10mL，加入稍過量的KI溶液，充分反應后，滴入某一指示劑并用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定用去V mL．
（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）
①滴定終點的現象是：

滴入最后一滴，溶液顏色由藍色變為無色，半分鐘內不再變色

．
②樣品中氯化鐵的質量分數為：

162.5cV

m

%．

Answer 1

分析：（1）尾氣中含有氯氣，由工藝流程可知，用吸水劑X在吸收塔中吸收氯氣，生成氯化鐵，所以吸水劑X為氯化亞鐵；
（2）由表中數據可知，溫度越高氯化鐵的溶解度越高，由溶液獲得晶體需加熱蒸發、冷卻晶體，鐵離子易水解應先加入少量的鹽酸；
（3）分子中Fe原子與Cl原子數目之比為1：3，令分子組成為（FeCl₃）_n，根據相對分子質量計算n值，確定物質的分子式；
（4）溶液pH為4時，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，由于Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-），據此計算溶液中c（Fe³⁺）；
（5）①滴入最后一滴，溶液顏色由藍色變為無色，半分鐘不再變色，說明滴定到終點；
②VmLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物質的量為V?10^-3 L×cmol/L=c?V?10^-3 mol，mg樣品需要0.01cVmolNa₂S₂O₃，根據關系式2Fe³⁺～I₂～S₂O₃^2-計算n（Fe³⁺），氯化鐵的物質的量等于n（Fe³⁺），利用m=nM計算氯化鐵的質量，根據質量分數定義計算．

解答：解：（1）尾氣中含有氯氣，由工藝流程可知，用吸水劑X在吸收塔中吸收氯氣，生成氯化鐵，所以吸水劑X為氯化亞鐵，氯化亞鐵與氯氣反應生成氯化鐵，
反應離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（2）由表中數據可知，溫度越高氯化鐵的溶解度越高，由溶液獲得晶體需加熱蒸發、冷卻晶體．Fe³⁺易水解應先加入少量的鹽酸，抑制Fe³⁺水解，再熱蒸發、冷卻晶體獲得FeCl₃?6H₂O，
故答案為：加入少量鹽酸加熱濃縮，再冷卻結晶；
（3）分子中Fe原子與Cl原子數目之比為1：3，令分子組成為（FeCl₃）_n，該分子相對分子質量為325，則：
（56+35.5×3）×n=325，解得，n=2，所以該物質的分子式為Fe₂Cl₆，故答案為：Fe₂Cl₆；
（4）當溶液pH為4時，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，由于Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-）=1.1×10^-36，所以溶液中c（Fe³⁺）=

1.1×10-36

(10-10)3

=1.1×10^-6mol/L，
故答案為：1.1×10^-6；
（5）①滴入最后一滴，溶液顏色由藍色變為無色，半分鐘內不再變色，說明滴定到終點，
故答案為：滴入最后一滴，溶液顏色由藍色變為無色，半分鐘內不再變色；
②VmLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物質的量為V?10^-3 L×cmol/L=c?V?10^-3 mol，則：
根據關系式：2Fe³⁺～～～～～I₂～～～～～～2S₂O₃^2-
             2                          2  
            n（Fe³⁺）                 c?V?10^-3 mol×10
所以 n（Fe³⁺）=c?V?10^-3 mol×10=0.01cVmol，
所以m克無水氯化鐵樣品中氯化鐵的質量為0.01cVmol×162.5g/mol=1.625cVg
所以m克無水氯化鐵樣品中氯化鐵的質量分數為

1.625cVg

mg

×100%=

162.5cV

m

%．
故答案為：

162.5cV

m

%．

點評：本題考查學生對工藝流程的理解、物質的分離提純等基本操作、氧化還原反應滴定應用、溶度積有關計算等，難度中等，需要學生具有扎實的基礎知識與靈活運用知識解決問題的能力．注意（5）中計算，mg樣品需要Na₂S₂O₃的體積為滴定中的10倍，容易忽略．