Question

氯化亚铁具有独有的脱色能力，适用于染料、染料中间体、印染、造纸行业的污水处理。

（一）某课题小组设计如下方案制备氯化亚铁。

某同学选择下列装置用氯化铁制备少量氯化亚铁（装置不可以重复使用）。

 

查阅资料知：氯化铁遇水剧烈水解，在加热条件下氢气还原氯化铁生成FeCl₂和HCl。

（1）实验开始前应先检查装置的气密性，请叙述装置A气密性检验的方法：____ 。

（2）气流从左至右，装置接口连接顺序是：a→ ______→______→______→______→______

（3）装置C中干燥管中所盛试剂的名称为碱石灰，作用是____和____ 。          

（4）实验过程中，在点燃D中酒精灯之前，从安全角度必须要进行的操作是___。

（二）氯化亚铁还可用于制备新型材料纳米级Fe粉，新型材料纳米级Fe粉具有广泛的用途，它比普通Fe粉更易与氧气反应，其制备工艺流程如下图所示：

 

请回答下列问题：

（1）纳米级Fe粉在氧气中能自发燃烧生成黑色固体，此反应的化学方程式为___。

（2）制备纳米级Fe粉的该工艺流程中，氮气的作用是______ 。

（3）研究人员发现最后制得的纳米级Fe粉样品中混有少量的FeCl₂杂质。

①为除去样品中的杂质，方法是___，除杂需在无氧环境下进行，原因是_____。

②取样品20g，加入足量的盐酸，生成氢气0.6g。请计算该样品中铁元素的质量分数____。（请写出计算过程）。

Answer

关闭活塞向长颈漏斗内注水至形成一段水柱，且液面高度不变，说明装置气密性良好 b c e f d 除去反应剩余的氯化氢气体 防止空气中的水蒸气进入D装置内 先通一段时间氢气，将装置内空气排尽 3Fe+ 2O2Fe3O4 作保护气，防止铁粉被氧化 加水溶解，过滤 防止铁粉、氯化亚铁被氧化 约91%

【解析】

（一）（1）气管口关闭，向漏斗中加水，加水至没过漏斗导管口，使导管内外形成一段液面差，且一段时间后，液面高度差保持不变，说明装置气密性良好；

（2）装置的连接顺序是利用装置A生成氢气，通过浓硫酸干燥后，通过装置D中的玻璃管中加热反应。在加热条件下，氢气还原氯化铁，生成氯化亚铁和氯化氢。剩余的氢气通过装置C点燃，气流从左至右，装置接口连接顺序是：a→ b → c → e → f→ d；

（3）装置C中干燥管中所盛试剂的名称为碱石灰，作用是吸收水蒸气、除去反应生成的氯化氢气体，防止污染空气，并防止空气中的水进入使氯化铁水解 ；

（4）氢气中如混有空气，点燃或加热时，容易发生爆炸，实验过程中，在点燃D中酒精灯之前，从安全角度必须要进行的操作是先通一段时间氢气，将装置内空气排尽；

（二）（1）铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，所以黑色固体是四氧化三铁，此反应的化学方程式为：3Fe+ 2O2Fe3O4；

（2）纳米级Fe粉具有广泛的用途，它比普通Fe粉更易与氧气反应，制备纳米级Fe粉的该工艺流程中，氮气的作用是作保护气，防止铁粉被氧化；

（3）研究人员发现最后制得的纳米级Fe粉样品中混有少量的FeCl2杂质。

①纳米级Fe粉样品中混有少量的FeCl2杂质，氯化亚铁是可溶于水，而铁粉不溶，为除去样品中的杂质，方法是加水溶解，过滤，除杂需在无氧环境下进行，原因是防止铁粉、氯化亚铁被氧化；

②取样品20g，加入足量的盐酸，生成氢气0.6g；样品的成分是铁和氯化亚铁；

设生成0.6g氢气需要参加反应的铁的质量为x，则：

x=16.8g

氯化亚铁中铁元素的质量为：

该样品中铁元素的质量分数: