Question

【題目】鐵有兩種氯化物，都是重要的化工試劑，它們的一些性質及制備方法如下所示：

Ⅰ.氯化鐵：熔點為306 ℃，沸點為315 ℃，易吸收空氣中的水分而潮解。工業上采用向500～600 ℃的鐵粉中通入氯氣來生產無水氯化鐵。

Ⅱ.氯化亞鐵：熔點為670 ℃，易升華。工業上采用向熾熱鐵粉中通入氯化氫來生產無水氯化亞鐵。

實驗室可用下圖所示的裝置模擬工業生產無水氯化鐵，請回答相關問題：

(1)裝置A用于KMnO4固體與濃鹽酸反應制氯氣，a管的作用是______________，反應的離子方程式為__________。

(2)導管b口應與_______________(從虛線框內裝置中選擇一個裝置，用字母代號填空)連接，這樣可避免反應系統與環境間的相互影響。

(3)實驗完成后，取廣口瓶C中收集到的產物進行如下測定

①稱取4.2 g樣品溶于過量的稀鹽酸中；②加入足量H2O2；③再加入足量NaOH溶液；④過濾、洗滌后灼燒沉淀；⑤稱量所得紅棕色固體為2.40 g。則該樣品中鐵元素的質量分數為_________。

(4)由以上數據分析和計算得出結論：

①用此裝置制得的無水氯化鐵含鐵量___________ (填“偏高”或“偏低”)，顯然其中含有較多的___________(填化學式)雜質。

②若要得到較純凈的無水氯化鐵，可采取的裝置改進措施是 ______。

Answer 1

【答案】2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O 平衡壓強，使液體順利滴下 F 40% 偏高 FeCl2 在AB裝置間增加一個飽和食鹽水的洗氣裝置，除去氯氣中混有的HCl

【解析】

由實驗裝置可知，A中發生2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O，a管中導氣管是維持分液漏斗和圓底燒瓶的壓強相等，使液體順利滴下。B中濃硫酸干燥氯氣，C中發生2Fe+3Cl2-2FeCl3，水槽中冰水冷卻，C中收集到FeCl3，若產物中混有FeCl2，可利用其還原性或與K3[Fe(CN)6]溶液生成藍色沉淀檢驗，F為干燥管，F中為堿石灰可吸收未反應的氯氣，且防止空氣中水進入裝置C中導致氯化鐵水解，以此來解答。

(1)在裝置A中，用KMnO4與濃鹽酸反應制取氯氣，反應的離子方程式為2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O，a管中導氣管是維持分液漏斗和圓底燒瓶的壓強相等，使液體順利滴下，

故答案為：2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O；平衡壓強，使液體順利滴下；

(2)儀器F的名稱是干燥管；D中裝的藥品是堿石灰，其作用是吸收未反應的氯氣，且防止空氣中水進入裝置C中導致氯化鐵水解，

故答案為：F；

(3) )取裝置C中的產物，按以下步驟進行測定：①稱取4.20g產品溶于過量的稀鹽酸中；②加入足量H2O2溶液；③再加入足量NaOH溶液；④過濾、洗滌后灼燒沉淀；⑤稱量所得紅棕色固體為2.40g，可知氧化鐵為2.40g，由Fe元素守恒可知該樣品中鐵元素的質量分數為×100%=40%，

故答案為：40%；

(4)①因鹽酸易揮發，未除去氯氣中的HCl，由FeCl2中Fe的質量分數大于FeCl3中Fe的質量分數可知，用題目所給的裝置制得的產物中，鐵元素含量偏高，說明含有FeCl2雜質，

故答案為：偏高；FeCl2；

②若要得到較純凈的無水氯化鐵，可采取的“裝置”改進措施在AB裝置間增加一個飽和食鹽水的洗氣裝置，除去氯氣中混有的HCl，

故答案為：在AB裝置間增加一個飽和食鹽水的洗氣裝置，除去氯氣中混有的HCl。