Question

FeCl₃在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl₃，再用副产品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S。

Ⅰ．经查阅资料得知：无水FeCl₃在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水FeCl₃的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检查装置的气密性；②通入干燥的Cl₂，赶尽装置中的空气；③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；④……   ⑤体系冷却后，停止通入Cl₂，并用干燥的N₂赶尽Cl₂，将收集器密封。

请回答下列问题：

（1）装置A中反应的化学方程式为                                                    。

（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl₃大部分进入收集器，少量沉积在反应管A的右端。要使沉积得FeCl₃进入收集器，第④步操作是                                                    。

（3）操作步骤中，为防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步骤序号）                 。

（4）装置B中的冷水作用为                     ；装置C的名称为                  ；装置D中FeCl₂全部反应完后，因为失去吸收Cl₂的作用而失效，写出检验FeCl₂是否失效的试剂：                。

（5）在虚线框内画出尾气吸收装置E并注明试剂

Ⅱ．该组同学用装置D中的副产品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。

（6）FeCl₃与H₂S反应的离子方程式为                                                    。

（7）电解池中H⁺在阴极放电产生H₂，阳极的电极反应为                         。

（8）综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：

①H₂S的原子利用率100%；②                                                    。

Answer

（1）2Fe+3Cl2 2FeCl3；

（2）在沉积的FeCl3固体下方加热；

（3）②⑤；

（4）冷却，使FeCl3沉积，便于收集产品；干燥管；K3[Fe(CN)6]；

（5）；

（6）2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

（7）Fe2+-e-=Fe3+；

（8）FeCl3得到了循环利用。

【解析】

（1）写铁与Cl2的反应方程式，注意条件和配平：2Fe+3Cl2 2FeCl3；

（2）结合题目信息——FeCl3易升华来看，在沉积的FeCl3固体下方加热即可将其转化为气态，再在气流作用下，带入B中凝华；

（3）装置干燥，通入的气体干燥均可防止其潮解，故步骤中②⑤合题意；

（4）水浴作用是使进入B中凝华,即：冷却，使FeCl3沉积，便于收集产品；C为干燥管；是否失效就是要检验Fe2+还有无，最佳试剂为K3[Fe(CN)6]，未失效则会发生：3Fe2++2[Fe(CN)6]3-= Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)；

（5）过量Cl2用NaOH溶液吸收；

（6）发生氧化还原反应：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

（7）还原性：Fe2+大于Cl-，故不产生Cl2,应为：Fe2+-e-=Fe3+；

（8）总的结果是得到了S和H2相当于H2S的分解，FeCl3未被消耗，起到了循环利用的作用。

【误区警示】（1）化学方程式或离子方程式的书写要注意细节，如配平、符号等；（2）简答题的文字表述要注意切中要害，言简意赅；（3）离子检验要细心，如Fe2+和Fe3+同时存在时，如何选择恰当试剂检验Fe2+，这个内容在人教版《选修四》第四章最有一页的科学探究上用到，不细心的同学可能出错；（4）电解反应一定要遵循放电规律，否则易出错。

【考点定位】本题综合考查实验能力，具体设计到的方面有：方程式的书写、信息的利用、原因解释、仪器识别、操作表述、离子检验、装置图的绘制、电解的放电顺序与电极反应式的书写、方案评价等。