专题3--实验探究FeCl3的制备与实验方案的设计与评价

实验探究FeCl3的制备与实验方案的设计与评价由于Fe3+水解能力较强，当pH4时，Fe3+即可形成Fe(OH)3沉淀。在配制FeCl3溶液时，应先将固体盐溶于少量相应的酸中抑制水解，再加水稀释至所需浓度。在制FeCl3固体时，加热浓缩FeCl3稀溶液时应在HCl氛围中进行。【实验探究1】某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl3·6H2O晶体。（图中夹持及尾气处理装置均已略去）（1）装置B中发生反应的化学方程式是。（2）装置E中的现象是。（3）停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸充分反应，过滤。简述检验滤液中Fe3+的操作方法：。（4）该小组学生利用上述滤液制取FeCl3·6H2O晶体，设计流程如下：滤液FeCl3溶液FeCl3·6H2O晶体①步骤Ⅰ中通入Cl2的作用是。②步骤Ⅱ从FeCl3稀溶液中得到FeCl3·6H2O晶体的主要操作包括：。③该流程中需保持盐酸过量，主要原因是（结合离子方程式简要说明）。Cl2ⅠⅡ解析装置中各部分的作用及可能发生的反应：A.产生水蒸气，碎瓷片起防止暴沸的作用B.水蒸气在高温下与Fe反应，3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2C.缓冲、冷却气流，使气体中的H2O部分冷凝D.干燥生成的H2E.H2在加热条件下还原CuO，H2+CuOCu+H2OFe3O4溶于盐酸：Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O，其中Fe3+能和SCN-反应，生成血红色溶液：Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。在溶液中通入Cl2能将Fe2+转变成Fe3+：2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。答案（1）3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2（2）黑色固体变红，右端管壁有液珠（3）取少量滤液，滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色（4）①将Fe2+氧化成Fe3+②加热浓缩，冷却结晶，过滤③Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,过量盐酸抑制FeCl3水解【实验探究2】实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物呈棕红色、易潮解，100℃左右时升华。下图是两个学生设计的实验装置。左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如（Ⅰ)和(Ⅱ)所示。试回答：（1）B中反应的化学方程式为。（2）D中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是。（3）D中反应的化学方程式为。（4）装置（Ⅰ)的主要缺点是。（5）装置（Ⅱ）的主要缺点是。如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是。解析试题涉及用盐酸和氧化剂制氯气、氯气和铁反应制无水三氯化铁、无水三氯化铁的收集等实验,氯气有毒,无水三氯化铁易潮解,能升华。设计实验应考虑这些性质。（1）B装置用来制备Cl2。（2）实验前先使Cl2生成反应开始发生一段时间，则可使整个装置中都充满Cl2。（3）2Fe+3Cl22FeCl3（4）装置（Ⅰ)的缺点：无水FeCl3由D进入E是通过细玻璃管。因FeCl3易升华，细玻璃管易被无水FeCl3固体堵住。尾气含有未参加反应的氯气，没有用NaOH溶液吸收，造成环境污染。（5）装置（Ⅱ)的缺点：没有用盛浓H2SO4的洗气瓶吸收水蒸气，以防止无水FeCl3潮解。根据装置（Ⅱ)存在的问题采取的改进措施：在E和F两瓶之间连接一个装有干燥剂的装置，防止无水FeCl3潮解，如装一个氯化钙干燥管。答案（1）4HCl(浓）+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O或16HCl（浓）+2KMnO42KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O(2)B中的反应进行一段时间后，看到黄绿色气体充满装置，再开始加热D（3）2Fe+3Cl22FeCl3(4)导管易被产物堵塞，尾气排入空气，易造成环境污染（5）产品易潮解在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置返回