Question

（2012?江蘇一模）氯化鐵是常見的水處理劑，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）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/100gH2O）	74.4	81.9	91.8	106.8	315.1	525.8	535.7

從FeCl₃溶液制得FeCl₃?6H₂O晶體的操作步驟是：加入少量鹽酸、

蒸發濃縮

、

冷卻結晶

、過濾、洗滌、干燥．
（3）常溫下，若溶液的pH控制不當會使Fe³⁺沉淀，pH=4時，溶液中c（Fe³⁺）=

2.6×10^-9 mol?L^-1

mol?L^-1．
（常溫下Ksp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39）．
（4）FeCl₃的質量分數通常可用碘量法測定：稱取mg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10.00mL，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^-1 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，且半分鐘內不變色

．
②求樣品中氯化鐵的質量分數（寫出計算過程）．

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）依據沉淀溶解平衡的溶度積，結合溶液PH計算得到；
（4）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：加熱濃縮；再冷卻結晶；
（3）當溶液pH為4時，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-）=2.6×10^-39，所以溶液中c（Fe³⁺）=

2.6×10-39

(10-10)3

=2.6×10^-9 mol?L^-1，
故答案為：2.6×10^-9 mol?L^-1；
（4）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（4）中計算，mg樣品需要Na₂S₂O₃的體積為滴定中的10倍，容易忽略．