无水氯化铁是一种重要的化工原料,其熔点为306℃,沸点为315℃,极易潮解。工业制备氯化铁的一种工艺如下:
回答下列各题:
(1)向沸水中滴入几滴饱和氯化铁溶液,煮沸至溶液变为红褐色,该过程可用离子方程式表示为________________。
(2)由FeCl3·6H2O获得无水氯化铁的方法是_________。
(3) “氯化”时,若温度超过400℃产物中存在相对分子质量为325的物质,该物质的化学式为_______________。
(4)吸收塔内盛放的吸收剂为____________。
(5)某兴趣小组仿照工业制备无水氯化铁,设计如下实验:
①装置C中玻璃丝的作用为_____________;
②该实验设计存在的明显缺陷为_______________;
③通过下列实验测定实验后所得固体中FeCl3的质量分数。
a.称取mg所得固体,溶于稀盐酸,再转移到100mL容量瓶中,用蒸馏水定容;
b.取出10mL待测溶液液于锥形瓶中,加人稍过量的KI溶液充分反应;
c.以淀粉做指示剂,用bmol/LNa2S2O3溶液滴定(I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI),共用去VmL。
通过上述实验测得所得固体中氯化铁的质量分数为_____________;若加入淀粉偏多,可能导致最终结果______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
答案:
Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+ 在HCl的氛围中加热脱水 Fe2Cl6 FeCl2溶液 冷凝收集FeCl3(或防止导管堵塞) 装置C和D之间缺少干燥装置,会使所得FeCl3潮解 无影响。
【解析】
铁屑经过预处理后,与Cl2反应得到FeCl3,工业尾气中含有Cl2,可用FeCl2溶液吸收,得到FeCl3溶液,蒸发结晶得到FeCl3·6H2O,最终得到无水氯化铁。
(5)利用装置A制备Cl2,装置B干燥氯气,在装置C中反应得到FeCl3,装置D用于尾气吸收。
(1)FeCl3溶液中Fe3+容易水解,带入沸水中,促进Fe3+水解,可得到FeOH胶体,离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+;
(2)由于Fe3+易水解,FeCl3水解会生成Fe(OH)3和HCl,受热HCl逸出,使得水解平衡正向移动,最终得到Fe(OH)3受热分解的产物Fe2O3,应该在HCl的氛围中加热脱水;
(3)FeCl3的相对式量为162.5,而325恰好是162.5的两倍,可知温度超过400℃时,FeCl3会结合在一起,形成Fe2Cl6;
(4)工业尾气中含有Cl2,吸收塔中吸收Cl2最终得到FeCl3,因此吸收塔中的物质吸收氯气后转化为FeCl3,根据反应Cl2+2FeCl2=2FeCl3,应为FeCl2溶液;
(5)①无水氯化铁的熔点为306℃,沸点为315℃,制得FeCl3首先得到FeCl3形成的气体,在玻璃管的尾部放置玻璃丝,可以冷凝收集FeCl3,也可以防止冷凝的FeCl3堵塞导管;
②FeCl3极易吸水,而装置C和D之间缺少干燥装置,水蒸气可以通过导管进入装置C中,使得产物FeCl3潮解;
③Fe3+可将I-氧化成I2,离子方程式为2Fe3++2I-=2Fe2++I2,碘单质能与Na2S2O3反应,可得关系式2Fe3+~I2~2Na2S2O3;10mL含FeCl3的待测液,消耗n(Na2S2O3)=bV×10-3mol,则mg固体中含有n(FeCl3)=10×bV×10-3mol=0.01bVmol,则FeCl3的质量分数;加入过量的淀粉溶液,并不会影响消耗的Na2S2O3溶液的量,因此对实验结果无影响。