Question

14．无水三氯化铁是有机合成的催化剂，为棕黄色固体，易潮解产生白雾，200℃左右时升华．实验室可用氯气与铁反应制备无水三氯化铁，下图是甲组学生设计的制备装置．

（1）仪器A的名称是圆底烧瓶；装置B的作用是除去Cl₂中的HCl
（2）装置D中发生反应的化学方程式为2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3FeCl₃；装置D可观察到的现象是玻璃管中产生棕黄色的烟，铁粉逐渐减少
（3）装置D与E之间不用玻璃导气管连接，原因是若用玻璃导管，FeCl₃易在导管口冷凝造成堵塞； 点燃装置D处酒精灯的时机是待D装置的玻璃管内充满黄绿色气体时，才点燃酒精灯．
（4）装置F的作用是吸收尾气防止空气污染；可能发生的反应有Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O（用两个离子方程式表示）．
（5）与甲组设计对比，乙组同学去掉了装置C．实验时无论怎样改变铁粉的用量，装置D中都有少量的固体残留．乙组同学对残留固体的成分作如下两种推测：Ⅰ可能是氯化铁；Ⅱ可能是Fe₃O₄，其依据是（用化学方程式表示）3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，验证该推测的实验方法是取少量固体，用铁丝靠近，若发生吸引，则推测成立．

Answer 1

分析 （1）根据装置图判断；氯气在饱和食盐水中溶解度很小，HCl易溶；
（2）在加热条件下，Fe与氯气反应生成三氯化铁；三氯化铁为棕黄色固体；
（3）FeCl₃冷却凝结为固体，会造成堵塞；先排除装置中的空气再加热；
（4）氯气为有毒气体，用氢氧化钠溶液吸收；
（5）没有用浓硫酸干燥，会有水蒸气，水蒸气与Fe会反应生成四氧化三铁；四氧化三铁有磁性．

解答 解：（1）由装置图可知，仪器A的名称是圆底烧瓶；制备的气体先通过饱和食盐水，氯气在饱和食盐水中溶解度很小，HCl易溶，所以饱和食盐水用于除去Cl₂中的HCl；
故答案为：圆底烧瓶；除去Cl₂中的HCl；
（2）装置D中，在加热条件下，Fe与氯气反应生成三氯化铁，其反应的方程式为：2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3FeCl₃；反应生成的三氯化铁为棕黄色固体，所以装置D可观察到的现象是玻璃管中产生棕黄色的烟，铁粉逐渐减少；
故答案为：2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3FeCl₃；玻璃管中产生棕黄色的烟，铁粉逐渐减少；
（3）玻璃导管的体积较小，若用玻璃导管，FeCl₃冷却凝结为固体，FeCl₃易在导管口冷凝造成堵塞；装置中的空气在加热条件下能与Fe反应生成四氧化三铁，所以应该先排除装置中的空气再加热，即待D装置的玻璃管内充满黄绿色气体时，才点燃酒精灯；
故答案为：若用玻璃导管，FeCl₃易在导管口冷凝造成堵塞；待D装置的玻璃管内充满黄绿色气体时，才点燃酒精灯；
（4）氯气为有毒气体会污染空气，要进行尾气处理，所以用氢氧化钠溶液吸收，反应的离子方程式为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
故答案为：吸收尾气防止空气污染；Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（5）没有用浓硫酸干燥，氯气中含有水蒸气，在加热条件下，水蒸气与Fe会反应生成四氧化三铁，所以II可能是Fe₃O₄；其反应方程式为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；四氧化三铁有磁性，若要检验是否有四氧化三铁可以用铁丝，其操作为取少量固体，用铁丝靠近，若发生吸引，则推测成立；
故答案为：Fe₃O₄；3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；取少量固体，用铁丝靠近，若发生吸引，则推测成立．

点评 本题考查了制备方案的设计，题目难度中等，设计实验室中氯气的制取方法、常见尾气的处理方法以及铁离子的检验等知识，明确实验目的为解答关键，注意掌握制备方案的设计方法，试题培养了学生的化学实验能力．