Question

已知氯化亚铁的熔点674℃、沸点1023℃；三氯化铁在300℃以上易升华，易溶于水并且有强烈的吸水性。在500℃条件下氯化亚铁与氧气可能发生多种反应，反应之一为：12FeCl₂ +3O₂2Fe₂O₃ +8FeCl₃。某研究小组选用以下装置（夹持装置省略，装置可重复选用）进行反应的探究。回答下列问题：

（1）装置的合理连接顺序为A、              、D，其中E装置U形管左边设计为粗导管的目的是                   。

（2）A装置中发生反应的化学方程式为                           。

（3）反应过程发现，装置B中除生成红棕色固体外，还观察到黄绿色气体，生成该气体的化学方程式为                             。

（4）待B中充分反应后，停止加热后，还需持续通氧气至                。

（5）设计实验：

①利用E装置U形管里的固体验证Fe(OH)₃是弱碱：                                  。

②测定装置B的残留固体中铁元素的质量分数：                                      。

Answer

（1）CBEC；防止FeCl3冷凝在导管中，堵塞导管。

（2）2Na2O2 +2 H2O = 4NaOH + O2↑。

（3）4FeCl2 +3O2 2Fe2O3 +4Cl2。

（4）硬质玻璃管冷却到室温且装置中的黄绿色气体完全消失。

（5）①取少量固体加水溶解，用pH试纸（或pH计）测得溶液显酸性，即证。

②称取一定质量B中的残留固体，加入足量的盐酸（或硫酸等）溶解，加足量的H2O2氧化后再加入足量氢氧化钠溶液得沉淀，过滤、洗涤、在空气中充分灼烧至恒重称量，计算。

【解析】

试题分析：（1）依题意知制取FeCl3的反应原理12FeCl2 +3O22Fe2O3 +8FeCl3，且三氯化铁在300℃以上易升华，易溶于水并且有强烈的吸水性。所以装置的合理连接顺序为A 为氧气发生装置→C干燥氧气→B生成FeCl3反应装置→E冰盐水冷却收集FeCl3装置→C装置可防止D中水蒸气进入E→D尾气处理装置，即正确的连接顺序为A、C、B、E、C、D；其中E装置U形管左边设计为粗导管的目的是防止FeCl3冷凝在导管中，堵塞导管。

故答案为：CBEC；防止FeCl3冷凝在导管中，堵塞导管。

（2）A装置氧气发生装置，发生反应的化学方程式为：2Na2O2 +2 H2O = 4NaOH + O2↑。

故答案为：2Na2O2 +2 H2O = 4NaOH + O2↑。

（3）依据题意可知反应过程中装置B中除生成红棕色固体Fe2O3外，还生成黄绿色气体Cl2，根据氧化还原反应化学方程式书写规律可知生成该气体的化学方程式为：4FeCl2 +3O2 2Fe2O3 +4Cl2。

故答案为：4FeCl2 +3O2 2Fe2O3 +4Cl2。

（4）待B中充分反应后，停止加热后，还需持续通氧气至硬质玻璃管冷却到室温且装置中的黄绿色气体完全消失防止有副反应发生，同时将全部被氢氧化钠溶液吸收防止污染空气。

故答案为：硬质玻璃管冷却到室温且装置中的黄绿色气体完全消失。

（5）①利用E装置U形管里的固体验证Fe(OH)3是弱碱的实验设计为：取少量固体加水溶解，用pH试纸（或pH计）测得溶液显酸性，即证。

故答案为：取少量固体加水溶解，用pH试纸（或pH计）测得溶液显酸性，即证。

②测定装置B的残留固体中铁元素的质量分数的实验设计为：称取一定质量B中的残留固体，加入足量的盐酸（或硫酸等）溶解，加足量的H2O2氧化后再加入足量氢氧化钠溶液得沉淀，过滤、洗涤、在空气中充分灼烧至恒重称量、计算。

故答案为：②称取一定质量B中的残留固体，加入足量的盐酸（或硫酸等）溶解，加足量的H2O2氧化后再加入足量氢氧化钠溶液得沉淀，过滤、洗涤、在空气中充分灼烧至恒重称量、计算。

【考点定位】实验方案设计与评价。

【名师点睛】