Question

17．工業(yè)上，向500-600℃的鐵屑中通入氯氣生產無水氯化鐵；向熾熱鐵屑中通入氯化氫生產無水氯化亞鐵．現(xiàn)用如圖甲所示的裝置模擬上述過程進行實驗．

回答下列問題：
（1）制取無水氯化鐵的實驗中，A中反應的化學方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）制取無水氯化亞鐵的實驗中，尾氣的成分是HCl和H₂．
（3）若操作不當，制得的FeCl₂ 會含有少量FeCl₃，欲制得純凈的FeCl₂，在實驗操作中應先通入氯化氫（趕盡裝置中的空氣），再再點燃C處酒精燈．
（4）某學習小組，查閱資料知道無水FeCl₃呈棕紅色，在空氣中極易潮解，100℃左右時升華，工業(yè)上常用作有機合成催化劑．學習小組利用圖乙裝置（夾持儀器略去）制備并收集無水FeCl₃．請回答下列問題：
①按氣流方向各裝置依次連接的合理順序為dhifeccggba（填儀器接口的字母編號）．
②裝置A的作用為吸收多余的Cl₂．裝置E中冷水浴的作用為防止外界的水蒸氣進入E中；冷凝，便于FeCl₃收集
③從實驗安全考慮，整套裝置存在一處明顯不足，請指出B、E之間的連接導管太細，F(xiàn)eCl₃易凝華沉積而堵塞導管．

Answer 1

分析 生產無水氯化鐵流程：A裝置：制取氯氣，實驗室常用濃鹽酸與二氧化錳加熱制取MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，裝置B：作用是干燥氯氣，常用濃硫酸，裝置C：鐵和氯氣反應2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2FeCl₃，D裝置尾氣吸收．
生產無水氯化亞鐵流程：A裝置：制取HCl，濃硫酸滴到氯化鈉中加熱生成硫酸氫鈉和氯化氫，制得氯化氫，裝置B：作用是干燥氯化氫，常用濃硫酸，裝置C：熾熱鐵屑中通入氯化氫制取無水氯化亞鐵，反應方程式為：Fe+2HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeCl₂+H₂↑，尾氣的成分為未反應的HCl和生成的氫氣，由于HCl極易溶于水，故若采用D裝置進行尾氣處理，很容易造成倒吸，且缺少防止水蒸汽進入C中裝置，氫氣不溶于水，不利于氫氣的吸收，氫氣易燃，造成安全隱患，裝置C：若要制取純凈的FeCl₂，需先排凈裝置中的空氣，防止在加熱時Fe與O₂反應，故先點燃A處的酒精燈，再點燃C處的酒精燈．
（1）實驗室利用二氧化錳與濃鹽酸加熱反應制取氯氣；
（2）制取無水氯化亞鐵，需要HCl氣體，尾氣的成分是剩余HCl和生成的氫氣；
（3）若要制取純凈的FeCl₂，需先點燃A處的酒精燈排除裝置中的空氣；
根據實驗裝置圖可知，用濃鹽酸與高錳酸鉀溶液反應生成氯氣，氯氣中有氯化氫和水雜質，為制備并收集無水FeCl₃，F(xiàn)裝置中裝飽和食鹽水，除去氯氣中的氯化氫，D裝置中裝濃硫酸干燥氯氣，B裝置中鐵與氯氣反應生成氯化鐵，E裝置收集生成的氯化鐵，實驗尾氣中有氯氣，要用A中堿石灰吸收，由于無水FeCl₃極易潮解，所以A裝置還是一個干燥裝置，防止吸收裝置中的水份與氯化鐵反應，可形成一個完整的裝置，實際操作時需要先檢驗裝置氣密性，裝入藥品，先制一會兒氯氣再加熱鐵粉，這樣可以創(chuàng)造一個無氧環(huán)境，防鐵被氧氧化，待反應結束后再停止加熱，充分冷卻得到目標產物．
（4）①本套裝置依次由制備氯氣、除HCl、干燥、反應生成氯化鐵、收集、尾氣處理組成，再結合氣流方向連接裝置；
②實驗中的尾氣氯氣對環(huán)境有污染需要堿石灰吸收，另外也可防止空氣中的水蒸汽進入E，避免氯化鐵水解；裝置E是收集氯化鐵的，選擇冰水浴，是為了降溫，便于氯化鐵冷凝；
③因氯化鐵的沸點較低，當低于100℃時，氯化鐵凝華后形成的固體可能會堵塞導管．

解答 解：（1）制取無水氯化鐵的實驗中，A裝置制取的是氯氣，實驗室常用濃鹽酸與二氧化錳加熱制取，化學反應方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）制取無水氯化亞鐵，需要HCl氣體，故A裝置制取的是HCl，裝置B：作用是干燥氯化氫，裝置C：熾熱鐵屑中通入氯化氫制取無水氯化亞鐵，反應方程式為：Fe+2HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeCl₂+H₂↑，故尾氣的成分為未反應的HCl和生成的氫氣，
故答案為：HCl和H₂；
（3）若要制取純凈的FeCl₂，需先排凈裝置中的空氣，防止在加熱時Fe與O₂反應，故先點燃A處的酒精燈制取氯化氫，通入氯化氫（趕盡裝置中的空氣），再點燃C處的酒精燈，
故答案為：通入氯化氫（趕盡裝置中的空氣），再點燃C處酒精燈；
（4）①本套裝置依次是制備氯氣、除雜、反應裝置、尾氣處理，按照氣流方向連接裝置時要注意流進的導管要插入液面以下，按此原則可得連接順序為dhifeccggba，
故答案為：dhifeccggba
②裝置A中堿石灰的作用是吸收多余的Cl₂、防止外界的水蒸氣進入E中，裝置E是為了降溫冷凝，便于FeCl₃收集，
故答案為：吸收多余的Cl₂，防止外界的水蒸氣進入E中；冷凝，便于FeCl₃收集
③從實驗安全考慮，整套裝置存在一處明顯不足，就是制取裝置與收集裝置之間連接導管太細，即B、E之間的連接導管太細，當溫度低于于100℃時，氯化鐵凝華后形成的固體可能會堵塞導管，
故答案為：B、E之間的連接導管太細，F(xiàn)eCl₃易凝華沉積而堵塞導管．

點評 本題以氯化鐵以及氯化亞鐵的制取為載體，考查的是實驗室中氯氣的制取方法、常見尾氣的處理方法以及鐵離子的檢驗等，解題關鍵理在于明確實驗原理和目的及各裝置的作用，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，題目難度中等．