Question

氯化铁是常见的水处理剂，无水FeCl₃的熔点为555K、沸点为588K．工业上制备无水FeCl₃的一种工艺如下：

（1）取0.5mL三氯化铁溶液滴入50mL沸水中，再煮沸片刻得红褐色透明液体，该过程可用离子方程式表示为

 

．
（2）已知六水合氯化铁在水中的溶解度如下：

温度/℃	0	10	20	30	50	80	100
溶解度 （g/100g H2O）	74.4	81.9	91.8	106.8	315.1	525.8	535.7

从FeCl₃溶液中获得FeCl₃?6H₂O的方法是

 

．
（3）室温时在FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，当溶液pH为2.7时，Fe³⁺开始沉淀；当溶液pH为4时，c（Fe³⁺）=

 

mol?L^-1（已知：K_sp[Fe（OH）₃]=1.1×10^-36）．
（4）吸收剂X是

 

；吸收塔中吸收剂X的作用是

 

．
（5）FeCl₃的质量分数通常可用碘量法测定：称取m g无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，再转移到100mL容量瓶中，用蒸馏水定容；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，用淀粉作指示剂并用c mol?L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），共用去 V mL．则样品中氯化铁的质量分数为

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：

分析：（1）三氯化铁溶液滴入50ml沸水中，再煮沸片刻得红褐色透明液体，形成氢氧化铁胶体；
（2）由表中数据可知，温度越高氯化铁的溶解度越高，由溶液获得晶体需加热蒸发、冷却晶体，铁离子易水解应先加入少量的盐酸；
（3）溶液pH为4时，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，由于Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-），据此计算溶液中c（Fe³⁺）；
（4）尾气中含有过量的氯气和少量氯化铁烟气，用吸水剂X在吸收塔中吸收氯气，生成氯化铁，同时溶解氯化铁烟气；
（5）VmLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物质的量为V?10^-3 L×cmol/L=c?V?10^-3 mol，mg样品需要0.01cVmolNa₂S₂O₃，根据关系式2Fe³⁺～I₂～S₂O₃^2-计算n（Fe³⁺），氯化铁的物质的量等于n（Fe³⁺），利用m=nM计算氯化铁的质量，根据质量分数定义计算．

解答： 解：（1）取0.5ml三氯化铁溶液滴入50ml沸水中，再煮沸片刻得红褐色透明液体，形成氢氧化铁胶体，该过程可用离子方程式为：Fe³⁺+3H₂O

△   .

Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺；
故答案为：Fe³⁺+3H₂O

△   .

Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺；
（2）由表中数据可知，温度越高氯化铁的溶解度越高，由溶液获得晶体需加热蒸发、冷却晶体．Fe³⁺易水解应先加入少量的盐酸，抑制Fe³⁺水解，再热蒸发、冷却晶体获得FeCl₃?6H₂O；
故答案为：加入少量盐酸加热浓缩，再冷却结晶；
（3）当溶液pH为4时，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，由于Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-）=1.1×10^-36，所以溶液中c（Fe³⁺）=

1.1×10-36

(10-10)3

=1.1×10^-6mol/L；
故答案为：1.1×10^-6；
（4）尾气中含有过量的氯气和少量氯化铁烟气，用吸水剂X在吸收塔中吸收氯气，生成氯化铁，所以吸收剂X为氯化亚铁，同时溶解氯化铁烟气，
故答案为：FeCl₂溶液；吸收反应炉中过量的氯气和少量氯化铁烟气；
（5）VmLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物质的量为V?10^-3 L×cmol/L=c?V?10^-3 mol，则：
根据关系式：2Fe³⁺～～～～～I₂～～～～～～2S₂O₃^2-
           2                            2
          n（Fe³⁺）            c?V?10^-3 mol×10
所以 n（Fe³⁺）=c?V?10^-3 mol×10=0.01cVmol，
所以m克无水氯化铁样品中氯化铁的质量为0.01cVmol×162.5g/mol=1.625cVg
所以m克无水氯化铁样品中氯化铁的质量分数为

1.625cVg

mg

×100%=

162.5cV

m

%．
故答案为：

162.5cV

m

%．

点评：本题考查学生对工艺流程的理解、物质的分离提纯等基本操作、氧化还原反应滴定应用、溶度积有关计算等，题目难度中等，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．