Question

铁有两种氯化物，都是重要的化工试剂。查阅有关资料如下：

（氯化铁）熔点为306℃，沸点为315℃；易吸收空气中的水分而潮解。工业上采用向500～600℃的铁粉中通入氯气来生产无水氯化铁。

（氯化亚铁）熔点为670℃，易升华。工业上采用向炽热铁粉中通入氯化氢来生产无水氯化亚铁。

某化学活动小组用下图所示的装置(夹持装置略去)模拟工业生产制备无水氯化铁。请回答下列问题：

（1）在装置A中，用KMnO₄与浓盐酸反应制取氯气，反应的离子方程式为_________。仪器D的名称是__________________。

（2）D中装的药品是碱石灰，其作用是__________________________。

（3）定性分析。取装置C中的少量产物溶于稀硫酸中配成稀溶液待用。若产物中混有FeCl₂，可用下列试剂中的_____(只能选取一种试剂，填序号)进行检测，实验现象是__________________________________。

①H₂O₂溶液       ②KI-淀粉溶液       ③KSCN溶液       ④酸性KMnO₄溶液

（4）定量分析。取装置C中的产物，按以下步骤进行测定：①称取4.60g产品溶于过量的稀盐酸中；②加入足量H₂O₂溶液；③再加入足量NaOH溶液；④过滤、洗涤后灼烧沉淀；⑤称量所得红棕色固体为2.40g。则该样品中铁元素的质量分数为_______%(结果精确到小数点后两位)。

（5）由（4）定量分析数据得出结论，并提出改进措施。

①用题目所给的装置制得的产物中，铁元素含量______(填“相等”、“偏高”或“偏低”)，说明含有FeCl₂杂质。

②若要得到较纯净的无水氯化铁，可采取的“装置”改进措施是_________。

Answer

2MnO4-+10Cl-+16H+＝2Mn2++5Cl2↑+8H2O 球形干燥管 吸收未反应的Cl2，防止空气中的水进入装置C，使FeCl3潮解 ④ 溶液褪色 36.52 偏高 在AB装置间增加一个装有饱和食盐水的洗气装置，除去Cl2中混有的HCl

【解析】

（1）高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水，根据仪器构造判断其名称；

（2）根据氯化铁易吸收空气中的水分而潮解以及氯气有毒分析解答；

（3）根据氯化亚铁具有还原性分析解答；

（4）根据铁元素守恒解答；

（5）根据氯化铁和氯化亚铁中铁元素的质量分数分析判断；根据生成的氯气中含有氯化氢分析解答。

（1）在装置A中，用KMnO4与浓盐酸反应制取氯气，反应的离子方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+＝2Mn2++5Cl2↑+8H2O。仪器D的名称是球形干燥管。

（2）氯气有毒需要尾气处理，又因为氯化铁易吸收空气中的水分而潮解，所以D中装的药品是碱石灰，其作用是吸收未反应的Cl2，防止空气中的水进入装置C，使FeCl3潮解。

（3）氯化亚铁具有还原性，能使高锰酸钾溶液褪色，因此如果产物中混有FeCl2，可用酸性KMnO4溶液检验，答案选④，实验现象是溶液褪色；

（4）双氧水能把亚铁离子氧化为铁离子，加入氢氧化钠转化为氢氧化铁沉淀，灼烧转化为氧化铁，物质的量是2.4g÷160g/mol＝0.015mol，根据铁元素守恒可知铁元素的质量是0.015mol×2×56g/mol＝1.68g，则该样品中铁元素的质量分数为1.68g/4.6g×100%≈36.52%；

（5）①由于氯化铁中铁元素的质量分数小于氯化亚铁中铁元素的质量分数，则用题目所给的装置制得的产物中，如果铁元素含量偏高，则说明含有FeCl2杂质。

②由于生成的氯气中含有氯化氢，氯化氢能与铁反应生成氯化亚铁，则若要得到较纯净的无水氯化铁，可采取的“装置”改进措施是在AB装置间增加一个装有饱和食盐水的洗气装置，除去Cl2中混有的HCl。