Question

三氯化鐵是中學(xué)化學(xué)實驗室中必不可少的重要試劑．某興趣小組利用廢鐵屑（含少量銅等不與鹽酸反應(yīng)的雜質(zhì)）來制備 FeCl₃?6H₂O，該同學(xué)設(shè)計的實驗裝置如圖所示，A中放有m克廢鐵屑，燒杯中盛有過量的稀硝酸，實驗時打開a，關(guān)閉b，從分液漏斗內(nèi)向A中加過量的稀鹽酸，此時溶液呈淺綠色，再打開b 進(jìn)行過濾，過濾結(jié)束后，取燒杯內(nèi)溶液倒入蒸發(fā)皿加熱，蒸發(fā)掉部分水并使多余HNO₃分解，再降溫結(jié)晶得FeCl₃?6H₂O晶體．
填寫下列空白：
（1）如何檢查裝置A的氣密性：

 

．
（2）滴加鹽酸時，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率較之同濃度鹽酸與純鐵粉反應(yīng)要快，其原因是

 

．
（3）將燒杯內(nèi)溶液用蒸發(fā)、濃縮、再降溫結(jié)晶法制得FeCl₃?6H₂O晶體，而不用直接蒸發(fā)結(jié)晶的方法來制得晶體的理由

 

．
（4）用該法制得的晶體中往往混有Fe （NO₃）₃，為了制得較純凈的FeCl₃?6H₂O，可將燒杯內(nèi)的稀硝酸換成

 

．
（5）若要測廢鐵屑的純度，可測出從B中放出氣體的體積V （已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況，單位：L），則廢鐵屑的純度為：

 

（用含m、V的代數(shù)式表示），請在框圖C中畫出必要的裝置．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實驗方案的設(shè)計,鐵的化學(xué)性質(zhì)

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：實驗的目的是制備FeCl₃?6H₂O，由裝置圖可知，在A中，廢鐵屑與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵，經(jīng)過濾可分離出銅，氯化亞鐵和過量的鹽酸流入燒杯中，硝酸將氯化亞鐵氧化生成氯化鐵，經(jīng)蒸發(fā)濃縮反應(yīng)液，可制得FeCl₃?6H₂O，另外在C中補(bǔ)充量氣裝置，可測得鐵的含量．
（1）檢驗裝置的氣密性可以用加熱法和注水法，從形成壓強(qiáng)差的角度思考檢查氣密性的方法，
（2）粗鐵粉易形成原電池反應(yīng)；
（3）直接蒸發(fā)結(jié)晶FeCl₃?6H₂O時，因為FeCl₃+3H₂O?Fe（OH）₃+3HCl，HCl逸出使得水解正向進(jìn)行，因此得不到FeCl₃?6H₂O；
（4）不引入雜質(zhì)并能將FeCl₂氧化的物質(zhì)是Cl₂或H₂O₂；
（5）在框圖C中應(yīng)補(bǔ)充量氣裝置，根據(jù)氫氣的體積可確定鐵的質(zhì)量，進(jìn)而計算純度．

解答： 解：實驗的目的是制備FeCl₃?6H₂O，由裝置圖可知，在A中，廢鐵屑與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵，經(jīng)過濾可分離出銅，氯化亞鐵和過量的鹽酸流入燒杯中，硝酸將氯化亞鐵氧化生成氯化鐵，經(jīng)蒸發(fā)濃縮反應(yīng)液，可制得FeCl₃?6H₂O，另外在C中補(bǔ)充量氣裝置，可測得鐵的含量，
（1）檢驗裝置的氣密性可以用加熱法和注水法，分別是關(guān)閉活塞a、活塞b，打開分液漏斗活塞和瓶蓋，從中注水，漏斗下端會形成一段液柱，一段時間后，若液柱緩緩下移，說明氣密性不好，若液柱停止不動，則說明氣密性好，或關(guān)閉分液漏斗活塞和活塞b，打開活塞a，將管口B接一段帶玻璃管的乳膠管并引入水槽中，用雙手捂住裝置A，若水槽中有氣泡產(chǎn)生，放開雙手玻璃管中形成一段液柱，則氣密性良好，
故答案為：①關(guān)閉活塞a、活塞b，打開分液漏斗活塞和瓶蓋，從中注水，漏斗下端會形成一段液柱，一段時間后，若液柱緩緩下移，說明氣密性不好，若液柱停止不動，則說明氣密性好．②關(guān)閉分液漏斗活塞和活塞b，打開活塞a，將管口B接一段帶玻璃管的乳膠管并引入水槽中，用雙手捂住裝置A，若水槽中有氣泡產(chǎn)生，放開雙手玻璃管中形成一段液柱，則氣密性良好；
（2）鐵粉中含有銅，鐵比銅活潑，形成原電池反應(yīng)，反應(yīng)速率增大，
故答案為：鐵粉與雜質(zhì)銅形成原電池反應(yīng)，加快了反應(yīng)速率；
（3）直接蒸發(fā)結(jié)晶FeCl₃?6H₂O時，因為FeCl₃+3H₂O?Fe（OH）₃+3HCl，HCl逸出使得水解正向進(jìn)行，因此得不到FeCl₃?6H₂O，在酸性溶液中加熱，可抑制水解，防止生成氫氧化鐵，
故答案為：因為氯化鐵是強(qiáng)酸弱堿鹽水解生成氫氧化鐵和鹽酸，加熱蒸干時使HCl 揮發(fā)造成水解平衡右移，因此得不到FeCl₃?6H₂O晶體；
（4）不引入雜質(zhì)并能將FeCl₂氧化的物質(zhì)是Cl₂或H₂O₂，故答案為：雙氧水或新制氯水；
（5）產(chǎn)生的氣體為氫氣． Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56 g      22.4 L
m（Fe）     V L
m（Fe）=

56V

22.4

g，
則ω（（Fe）=

56V 22.4

m

×100%=

56V

22.4m

×100%，
要測量氣體的體積，應(yīng)在框圖C中應(yīng)補(bǔ)充量氣裝置，如，
故答案為：

56V

22.4m

×100%；．

點(diǎn)評：本題考查制備實驗方案的設(shè)計，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰�和計算能力的考查，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，注意把握實驗的目的和原理，為解答該題的關(guān)鍵，難度不大．