Question

FeCl₃在現代工業生產中應用廣泛。某化學研究性學習小組模擬工業流程制備無水FeCl₃，再用副產品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S。
I、經查閱資料得知：無水FeCl₃在空氣中易潮解，加熱易升華。他們設計了制備無水 FeCl₃的實驗方案，裝置示意圖（加熱及夾持裝置略去）及操作步驟如下：

①檢驗裝置的氣密性；　　　　　　
②通入干燥的Cl₂，趕盡裝置中的空氣；
③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應完成；
④……
⑤體系冷卻后，停止通入Cl₂，并用干燥的H₂趕盡Cl₂，將收集器密封。
請回答下列問題：
（1）裝置A中反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
（2）操作步驟中，為防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步驟序號）　　　　　　　 。
（3）如果沒有裝置C的設計，會導致                       
（4）用離子方程式表示虛線框E中所增加裝置和試劑的作用：            。
（5）用裝置D中的副產品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到單質硫，請寫出反應的離子方程式：　　　　 。
Ⅱ、反應結束后，將收集器中所得固體完全溶于稀鹽酸，小組同學對所得溶液金屬陽離子的成分有三種觀點：①只有Fe³⁺；②只有Fe²⁺；③　 　        　　　。
為探究溶液的組成，實驗如下：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論及反應離子方程式
①取少量所得溶液于試管中，加入少量KSCN溶液。	_________________。	說明：假設②不成立，假設①或③成立；反應的離子方程式是_____________。
②另取少量所得溶液于試管中，加入少量酸性 KMnO4溶液。	溶液紫紅色退去	說明：________________________。

 
綜合上述實驗分析，所得溶液中含有的金屬陽離子有                            。

Answer 1

Ⅰ（1）2Fe+3Cl₂  2FeCl₃(2分)
（2）②⑤(1分)
（3）D裝置中水揮發到接受器，使FeCl₃潮解(1分)　
（4）Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O (2分)
（5）2Fe³⁺+2H₂S=2Fe²⁺+2 H⁺+S↓(2分)
Ⅱ、③既有Fe³⁺又有Fe²⁺(1分)　

實驗步驟	實驗現象	實驗結論及反應離子方程式
	溶液中出現紅色。(1分)	Fe3++3SCN-=" " Fe(SCN)3。(1分)
		假設②或③成立(1分)

 
Fe³⁺、Fe²⁺(1分)　

試題分析：Ⅰ（1）鐵和氯氣在加熱的條件下生成氯化鐵；
（2）氯化鐵在空氣中易潮解，②趕走了試管中的空氣，⑤既防止了空氣污染，用干燥的氫氣還可以防止氯化鐵潮解；
（3）D裝置中水揮發到接受器，使FeCl₃潮解；
（4）用堿性溶液把剩余的氯氣反應完，防止空氣污染；
（5）發生氧化還原反應。
Ⅱ③三價鐵離子和二價鐵離子都有；
三價鐵離子和硫氰根離子會發生絡合反應，顯紅色；
酸性高錳酸鉀可以氧化亞鐵離子，使紫紅色消失；
結合兩個實驗，所以溶液中既有二價鐵離子又有三價鐵離子。