Question

2．FeCl₃在现代工业生产中应用广泛．某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl₃，再用副产品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S．
I．经查阅资料得知：无水FeCl₃在空气中易潮解，加热易升华．他们设计了制备无FeCl₃的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检查装置的气密性；
②通入干燥的Cl₂，赶尽装置中的空气；
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成
④体系冷却后，停止通入Cl₂，并用干燥的N₂赶尽Cl₂，将收集器密封
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2FeCl₃．
（2）实验操作步骤中，为防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步骤序号）②④．
（3）装置B中的冷水作用为B中的冷水作用为是冷却FeCl₃使其沉积，便于收集产品；装置C的名称为干燥管；装置D中FeCl₂全部反应后，因为失去吸收Cl₂的作用而失效，写出检验FeCl₂是否失效的试剂：酸性KMnO₄溶液．（选填“KSCN溶液”“酸性KMnO₄溶液”或“AgNO₃溶液”）
（4）在虚线框内画出尾气吸收装置E并注明试剂
II．该组同学用装置D中的副产品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液．
FeCl₃与H₂S反应的离子方程式为2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺
电解池中H⁺在阴极放电产生H₂的体积为8.96L（标况），电解池中通过的电子数为0.8mol
综合分析实验 II的两个反应，可知该实验有两个显著优点：
①H₂S的原子利用率100%；
②FeCl₃可以循环利用．

Answer 1

分析 本题是探究模拟工业生产流程制备无水FeCl₃，再用副产品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S的综合题型，涉及制备氯化铁时根据其易水解和受热易升华的特性，要保持无氧干燥的反应环境，并利用加热的方式防氯化铁遇冷凝华，还考查了利用Fe²⁺的还原性用高锰酸钾溶液检验其存在于溶液中，另外还利用氯化铁的氧化性吸收硫化氢有毒气体，利用电解反应后的溶液重新生成得到氯化铁溶液循环利用，提高原料的利用率，据此可作答．
（1）装置A中铁与氯气反应生成氯化铁；
（2）防止FeCl₃潮解，不与水蒸气接触；
（3）B中的冷水作用为是冷却FeCl₃使其沉积，便于收集产品；装置C的名称为干燥管；检验FeCl₂是否失效应检验FeCl₂是否存在，可以用KMnO₄溶液检验；
（4）为防止氯气的尾气污染环境，可用氢氧化钠溶液吸收，不用考虑防倒吸；
Ⅱ三价铁具有氧化性，硫化氢具有还原性，二者之间发生氧化还原反应，化学方程式为2FeCl₃+H₂S═2FeCl₂+S↓+2HCl，再改写为离子反应方程式；
电解氯化亚铁时，阴极阳离子得到电子发生还原反应生成H₂，每生成一个氢分子转移2个电子，可结合氢气的物质的量计算转移电子数目，结合绿色化学的理论并根据FeCl₃可以循环利用解答．

解答 解：（1）装置A中铁与氯气反应生成氯化铁，反应为2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2FeCl₃，故答案为：2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2FeCl₃；
（2）为防止FeCl₃潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl₂，④用干燥的N₂赶尽Cl₂，故答案为：②④；
（3）B 中的冷水作用为是冷却FeCl₃使其沉积，便于收集产品；装置C的名称为干燥管，酸性高锰酸钾溶液，装置D中FeCl₂全部反应完后，因为失去吸收Cl₂的作用而失效，（注意“全部”字眼）检验FeCl₂是否失效就是检验二价铁离子，试样中同时含有三价铁，应利用二价铁的还原性，选择酸性高锰酸钾溶液，
故答案为：B中的冷水作用为是冷却FeCl₃使其沉积，便于收集产品；干燥管；酸性高锰酸钾溶液；
（4）用氢氧化钠溶液吸收含氯气的尾气，不需要考虑防倒吸，可用此装置，故答案为：；

Ⅱ发生反应为2FeCl₃+H₂S=2FeCl₂+2HCl+S↓，离子方程式为：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，阴极发生氢离子得电子的还原反应，2H⁺+2e^-═H ₂↑，H₂的体积为8.96L（标况）物质的量为$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，转移电子的物质的是为0.4mol×2=0.8mol，
电解池中最终得到的FeCl₃可重新用来吸收H₂S，得到循环利用，
故答案为：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；0.8mol；FeCl₃可以循环利用．

点评 本题是一道综合题，难度中等，考查了学生运用知识解决问题的能力，涉及到的知识点较多，掌握基础是关键．