Question

(19分)以硫鐵礦(主要成分為FeS₂)為原料制備氯化鐵晶體(FeCl₃·6H₂O)的工藝流程如下：

(1)氧化過程中發生反應的離子方程式是                  ，檢驗氧化生成的陽離子的試劑是                。
(2)尾氣中主要含N₂、O₂、SO₂和少量的CO₂、H₂O，取標準狀況下的尾氣V L測定SO₂含量：
方案一：讓尾氣緩慢通過以下裝置。

①C儀器的名稱是          ，該裝置的作用是            。
②實驗時先通入尾氣，再通入一定量氮氣。若通過B裝置的增重來測量SO₂的體積分數。你認為該方案是否合理          ，請說明理由          (若方案合理該空不必填寫)。
方案二：將尾氣緩慢通過足量溴水，在所得的溶液中加入過量氯化鋇溶液后，過濾，將沉淀洗滌、干燥，稱得其質量為m g。
①加入過量氯化鋇溶液的目的是                 。
②進行沉淀洗滌的方法是                      。
③SO₂含量的表達式是             （用含m、V的代數式表示)。
(3)從FeCl₃溶液中得到FeCl₃6H₂O晶體的操作包括     、冷卻結晶、過濾，該過程需保持鹽酸過量，結合必要的離子方程式說明原因               .

Answer 1

（19分）
（1）2Fe²⁺ + Cl₂= 2Cl^- + 2Fe³⁺（2分）  KSCN溶液（1分，其它合理答案也給分）
（2）方案一：①干燥管（1分）   防止空氣中的水蒸氣、CO₂被B裝置吸收（2分）
②否（1分） 尾氣中的CO₂也能被B裝置吸收使所測質量分數偏大（2分）
方案二：①使生成的SO₄^2-完全轉化為沉淀（2分）  
②在漏斗中加蒸餾水至恰好沒過沉淀，待水流下后再重復2～3次此操作（2分）
③%（2分）
（3）蒸發濃縮（2分）
Fe³⁺ + 3H₂O  Fe(OH)₃ + 3H⁺，過量鹽酸能夠抑制Fe³⁺水解（2分）

解析試題分析：（1）濾液中含有Fe²⁺，通入Cl₂發生氧化還原反應，離子方程式為：2Fe²⁺ + Cl₂= 2Cl^- + 2Fe³⁺；檢驗Fe³⁺的試劑為KSCN溶液，若溶液變紅，說明含有Fe³⁺。
（2）方案一：①根據實驗裝置圖可知，C儀器的名稱是干燥管；外界空氣中含有CO₂、水分，可能被B中堿石灰吸收，所以C裝置的作用是：防止空氣中的水蒸氣、CO₂被B裝置吸收。
②因為尾氣中含有CO₂，也能辦堿石灰吸收，使所測質量分數偏大，所以方案一不合理。
方案二：①溴水與SO₂反應生成H₂SO₄，加入過量的BaCl₂溶液，Ba²⁺與SO₄²?反應，使生成的SO₄^2-完全轉化為沉淀。
②洗滌沉淀的方法是：在漏斗中加蒸餾水至恰好沒過沉淀，待水流下后再重復2～3次此操作。
③根據化學方程式和S元素守恒可得對應關系：SO₂～ BaSO₄，所以SO₂含量的表達式是：mg÷233g/mol×22.4L/mol÷VL×100% =%
（3）從FeCl₃溶液中得到FeCl₃6H₂O晶體，應蒸發濃縮，再冷卻結晶、過濾，因為FeCl₃為強酸弱堿鹽，能發生水解反應：Fe³⁺ + 3H₂O  Fe(OH)₃ + 3H⁺，過量鹽酸能夠抑制Fe³⁺水解。
考點：本題考查化學實驗基本儀器和基本操作、實驗方案的分析與評價、化學計算。