Question

氯化铁是常见的水处理剂，利用废铁屑可制备无水氯化铁，实验室制备装置和工业制备流程图如下：

已知：（1）无水FeCl₃的熔点为555K、沸点为588K．

（2）废铁屑中的杂质不与盐酸反应

（3）不同温度下六水合氯化铁在水中的溶解度如下：

温度/℃	0	20	80	100
溶解度（g/100g H2O）	74.4	91.8	525.8	535.7

实验室制备操作步骤如下：

Ⅰ．打开弹簧夹K₁，关闭弹簧夹K₂，并打开活塞a，缓慢滴加盐酸．

Ⅱ．当…时，关闭弹簧夹K₁，打开弹簧夹K₂，当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a．

Ⅲ．将烧杯中溶液经过一系列操作后得到FeCl₃•6H₂O晶体．

请回答：

（1）烧杯中足量的H₂O₂溶液的作用是______________________。

（2）为了测定废铁屑中铁的质量分数，操作Ⅱ中“…”的内容是______________________。

（3）从FeCl₃溶液制得FeCl₃•6H₂O晶体的操作步骤是：加入______________后、_________________、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

（4）试写出吸收塔中反应的离子方程式：_____________________。

（5）捕集器温度超过673K时，存在相对分子质量为325的铁的氯化物，该物质的分子式为____________。

（6）FeCl₃的质量分数通常可用碘量法测定：称取m g无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入几滴淀粉溶液，并用cmol•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）。

①滴定终点的现象是：_____________________。

②样品中氯化铁的质量分数________________。

Answer

把亚铁离子全部氧化成三价铁离子 装置A中不产生气泡或量气管和水准管液面不变（其他合理答案也给分） 盐酸 蒸发浓缩、冷却结晶 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- Fe2Cl6 溶液由蓝色变无色，且半分钟内不变色

【解析】

实验室制备中，废铁屑和盐酸反应得到FeCl2，FeCl2再与H2O2反应得到FeCl3·6H2O；在工业制备中，铁屑和氯气反应得到FeCl3，经过处理得到FeCl3·6H2O。

（1）根据实验装置和操作步骤可知，实验室制备无水FeCl3，是利用铁与盐酸反应生成FeCl2，然后把FeCl2氧化成FeCl3，先制得FeCl3•6H2O晶体，再脱结晶水制得无水FeCl3．烧杯中足量的H2O2溶液是作氧化剂，将FeCl2氧化成FeCl3，把Fe2＋全部氧化成Fe3＋；

（2）铁与盐酸反应完全时，不再产生氢气，所以装置A中不产生气泡或量气管和水准管的液面不再变化，此时，可将A中FeCl2溶液放入烧杯中进行氧化；

（3）从FeCl3·6H2O在不同温度下的溶解度可以看出，随着温度的变化，溶解度变化很大，因此采用降温结晶的方法得到晶体。从FeCl3溶液制得FeCl3•6H2O晶体的操作步骤是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；

（4）从工业制备流程图分析可知，反应炉中进行的反应是 2Fe+3Cl2=2FeCl3，因此，进入吸收塔中的尾气是没有参加反应的氯气，在吸收塔中氯气被吸收剂吸收，反应后生成2FeCl3溶液，所以吸收剂应是2FeCl2溶液，反应的离子方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；

（5）捕集器收集的是气态FeCl3，FeCl3的相对分子质量是162.5，由相对分子质量为325的铁的氯化物可以推出，当温度超过673K时，二分子气态FeCl3可以聚合生成双聚体Fe2Cl6；

（6）①称取m g无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入几滴淀粉溶液，此时溶液呈蓝色，用 Na2S2O3溶液滴定，滴入最后一滴Na2S2O3溶液，锥形瓶内的溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色．所以滴定终点的现象是：溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色；

②由反应：2Fe3++2I-=2Fe2++I2； I2+2S2O32-═2I-+S4O62-；可得关系式：

求得n(Fe3+)=cV×10-3mol，则样品中氯化铁的质量分数为：

ω(Fe3+)= =。