Question

2．氯化铁是常见的水处理剂，利用废铁屑可制备无水氯化铁，实验室制备氯化铁的装置如图：（已知：废铁屑中的杂质不与盐酸反应）

（1）实验制备操作步骤如下：
Ⅰ．打开弹簧夹K₁（填“K₁”或“K₂”），关闭弹簧夹K₂（填“K₁”或“K₂”），并打开活塞a，缓慢滴加盐酸．
Ⅱ．当装置A中不产生气泡或量气管和水准管液面不变时，关闭弹簧夹K₁，打开弹簧夹K₂，当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a．
Ⅲ．将烧杯中溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤操作后得到FeCl₃•6H₂O晶体．
Ⅳ．最后将FeCl₃•6H₂O晶体制成无水氯化铁．
（2）当盐酸与A中废铁屑接触后发生的化学反应方程式是：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
（3）写出H₂O₂溶液中发生的反应的离子反应方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（4）铁制品易生锈，采用电化学防腐的方式可以防止铁制品生锈，请利用石墨为辅助电极材料，完成铁制品防腐示意图2，并做相应标注．

Answer 1

分析 根据装置图可知，向A中加入盐酸的仪器是分液漏斗，根据实验装置和操作步骤可知，实验室制备无水FeCl₃，是利用铁与盐酸反应生成FeCl₂，然后把FeCl₂氧化成FeCl₃，先制得FeCl₃•6H₂O晶体，再脱结晶水制得无水FeCl₃．烧杯中足量的H₂O₂溶液是作氧化剂，把亚铁离子全部氧化成三价铁离子；
（1）Ⅰ．应为盐酸与废铁屑的反应，故打开K₁，关闭K₂；
Ⅱ．铁反应生成氢气，量气管中的液面降低，水准管中的液面升高，当反应完全时，无气泡产生，且量气管、水准管中的液面高度保持不变，此时关闭K₁，打开K₂；
Ⅲ．液得到晶体需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等步骤；
（2）盐酸与铁屑反应生成氯化亚铁和氢气；
（3）铁与盐酸反应生成氯化亚铁溶液，与过氧化氢溶液混合，氯化亚铁被氧化生成氯化铁来书写方程式；
（4）铁生锈时，做负极，失电子，若采用电化学方法防止铁生锈，应构造一电解池，其中铁应做阴极．

解答 解：（1）Ⅰ．打开弹簧夹K₁，关闭弹簧夹K₂，并打开活塞a，缓慢滴加盐酸；
故答案为：K₁；K₂；Ⅱ．装置A不产生气泡或量气管和水准管液面不变，关闭弹簧夹K₁，打开弹簧夹K₂，当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a；
故答案为：装置A中不产生气泡或量气管和水准管液面不变；
Ⅲ．将烧杯中溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤操作后得到FeCl₃•6H₂O晶体．
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；
（2）盐酸与铁屑的反应方程式为：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
故答案为：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（3）与盐酸反应生成氯化亚铁溶液，与过氧化氢溶液混合，氯化亚铁被氧化生成氯化铁，离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（4）铁生锈时，做负极，失电子，若采用电化学方法防止铁生锈，应构造一电解池，其中铁应做阴极，如图所示：；
故答案为：．

点评 本题主要考查制备实验方案设计，明确原理是解题关键，是对学生综合能力的考查，难度中等．