Question

3．氯化鐵可用作金屬蝕刻、有機合成的催化劑，研究其制備及性質(zhì)是一個重要的課題．
（1）氯化鐵晶體的制備如圖1：

①實驗過程中裝置乙發(fā)生反應的離子方程式有Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、C1₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-，儀器丙的作用為吸收多余的氯氣．
②為順利達成實驗目的，上述裝置中彈簧夾打開和關閉的順序為關閉彈簧夾1和3，打開彈簧夾2，待鐵粉完全溶解后打開彈簧夾1和3，關閉彈簧夾2．
③反應結(jié)束后，將乙中溶液邊加入濃鹽酸，邊進行加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥即得到產(chǎn)品．
（2）氯化鐵的性質(zhì)探究：
某興趣小組將飽和FeC1₃溶液進行加熱蒸發(fā)、蒸干灼燒，在試管底部得到固體．為進一步探究該固體的成分設計了如下實驗．（查閱文獻知：
①FeC1₃溶液濃度越大，水解程度越小
 ②氯化鐵的熔點為306℃、沸點為315℃，易升華，氣態(tài)FeCl₃會分解成FeCl₂和Cl₂
③FeC1₂熔點670℃）

操作步驟	實驗現(xiàn)象	解釋原因
打開K，充入氮氣	D中有氣泡產(chǎn)生	①充入N2的原因排出裝置內(nèi)的空氣
關閉K，加熱至600℃，充分灼燒固體	B中出現(xiàn)棕黃色固體	②產(chǎn)生現(xiàn)象的原因FeC13易升華
實驗結(jié)束，振蕩C靜置	③溶液分層，上層接近無色，下層橙紅色	④2FeC13$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl2+Cl2，2Br-+Cl2=Br2+2Cl-（用相關的方程式說明）
⑤結(jié)合以上實驗和文獻資料，該固體可以確定的成分有FeC13、Fe2O3．

Answer 1

分析 （1）氯化鐵晶體的制備：關閉彈簧夾1和3，打開彈簧夾2，由稀鹽酸與鐵制備氯化亞鐵，待鐵粉完全溶解后打開彈簧夾1和3，關閉彈簧夾2，由甲裝置由濃鹽酸和高錳酸鉀制備氯氣，通入乙裝置與亞鐵離子反應制備氯化鐵，氯氣由裝置丙中的氫氧化鈉吸收，最后向乙制得的氯化鐵溶液中加入濃鹽酸，抑制鐵離子的水解，然后加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥即得到產(chǎn)品，據(jù)此分析解答；
（2）將飽和FeC1₃溶液進行加熱蒸發(fā)、蒸干灼燒，在試管底部得到固體，探究該固體的成分：為防止空氣對實驗的干擾，打開K，充入氮氣，關閉K，加熱至600℃，充分灼燒固體，2FeC1₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₂+Cl₂，F(xiàn)eC1₃易升華，B中出現(xiàn)棕黃色固體，生成的氯氣通入C裝置，2Br^-+Cl²=Br₂+2Cl^-，四氯化碳密度比水重，萃取溴單質(zhì)，使C中溶液分層，上層接近無色，下層橙紅色，氯化鐵水解灼燒后生成氧化鐵，故固體還含有氧化鐵，據(jù)此分析．

解答 解：（1）①實驗過程中裝置乙先由稀鹽酸與鐵制備氯化亞鐵，再通入氯氣制備氯化鐵，離子方程式為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、C1₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-；氯氣污染空氣，不能直接排放到空氣中，由裝置丙中的氫氧化鈉吸收多余的氯氣；
故答案為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、C1₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-；吸收多余的氯氣；
②先制備氯化亞鐵，再由氯化亞鐵與氯氣制備氯化鐵，為順利達成實驗目的，關閉彈簧夾1和3，打開彈簧夾2；待鐵粉完全溶解后打開彈簧夾1和3，關閉彈簧夾2；
故答案為：關閉彈簧夾1和3，打開彈簧夾2，待鐵粉完全溶解后打開彈簧夾1和3，關閉彈簧夾2；
③反應結(jié)束后，向乙制得的氯化鐵溶液中加入濃鹽酸，抑制鐵離子的水解，然后加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥即得到產(chǎn)品；
故答案為：濃鹽酸；冷卻結(jié)晶；
（2）①為防止空氣對實驗的干擾，打開K，充入氮氣；
故答案為：排出裝置內(nèi)的空氣；
②FeC1₃易升華，B中出現(xiàn)棕黃色固體；
故答案為：FeC1₃易升華；
③充入氮氣，關閉K，加熱至600℃，充分灼燒固體，2FeC1₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₂+Cl₂，
生成的氯氣通入C裝置，2Br^-+Cl²=Br₂+2Cl^-，四氯化碳密度比水重，萃取溴單質(zhì)，使C中溶液分層，上層接近無色，下層橙紅色；
故答案為：溶液分層，上層接近無色，下層橙紅色；
④灼燒固體，2FeC1₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₂+Cl₂，生成的氯氣C裝置，2Br^-+Cl²=Br₂+2Cl^-；
故答案為：2FeC1₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₂+Cl₂，2Br^-+Cl²=Br₂+2Cl^-；
⑤根據(jù)實驗，固體肯定含有氯化鐵，氯化鐵溶液中的鐵離子水解灼燒后生成氧化鐵，故固體還含有氧化鐵，不能確定是否含有氯化亞鐵；
故答案為：FeC1₃、Fe₂O₃．

點評 本題以物質(zhì)制備為載體，考查學生對原理的分析理解、物質(zhì)的分離提純、氧化還原反應、物質(zhì)成分分析、信息獲取與遷移運用等，需要學生具備扎實的基礎，題目難度中等．