Question

鋼鐵企業酸洗鋼材時產生的廢液主要成分為Fe²⁺、H⁺、Cl^-，可用下述方法處理該廢液，回收鹽酸和制備氧化鐵涂料．

（1）單質X的化學式是

 

．
（2）氯化亞鐵溶液經高溫噴霧焙燒轉化為HCl氣體和氧化鐵粉末，有關的化學方程式依次為：

 

．
（3）某鐵紅涂料中除含有Fe₂O₃外，還可能添加有CuO或FeO中的一種，請設計實驗方案，探究該鐵紅涂料中添加物的成分．
①提出合理假設
假設1：添加了CuO
假設2：添加了FeO
②請設計方案，驗證上述假設，寫出實驗步驟、預期現象和結論．
限選試劑：鐵粉、3mol?L^-1 H₂SO₄、0.1mol?L^-1酸性KMnO₄溶液、10% NaOH溶液、10% H₂O₂、KSCN溶液

操作步驟	預期現象和結論
步驟1．取少量樣品于試管1中，	樣品全部溶解，得到澄清的溶液．
步驟2．   步驟3．

（4）請計算，用635g水完全吸收“高溫噴霧焙燒”產生的HCl氣體

 

升（標準狀況），即可得到36.5%的濃鹽酸（相對原子質量 Cl-35.5  H-1）．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：實驗目的為鹽酸和制備氧化鐵涂料，則所加單質X應為Fe，可與鹽酸反應生成FeCl₂，過濾后將濾液高溫焙燒，轉化為HCl氣體和氧化鐵粉末，涉及反應為FeCl₂+2H₂0?Fe（OH）₂+2HCl；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O，以此解答該題．

解答： 解：（1）除去鹽酸獲得亞鐵鹽，所加的金屬只能是金屬鐵，故答案為：Fe；
（2）氯化亞鐵溶液中亞鐵離子會發生水解反應生成氫氧化亞鐵，即FeCl₂+2H₂O?Fe（OH）₂+2HCl，氫氧化亞鐵不穩定，會被氧化為氫氧化鐵，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4 Fe（OH）₃，氫氧化鐵可以分解，即2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O，總方程式為4FeCl₂+4H₂O+O₂

△   .

2Fe₂O₃+4HCl，
故答案為：4FeCl₂+4H₂O+O₂ 

△   .

2Fe₂O₃+4HCl（或 FeCl₂+2H₂0?Fe（OH）₂+2HCl，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O）；
（3）氧化銅可以溶解于強酸溶液中，得到含有銅離子的鹽，加入足量鐵粉可以將金屬銅置換出來，據此可以檢驗固體是氧化銅，氧化亞鐵可以和強酸反應生成亞鐵鹽，能使高錳酸鉀褪色，據此可以檢驗固體中含有氧化亞鐵，
可取少量樣品于試管中，加入足量的3mol?L^-1H₂SO₄，充分振蕩．
取少許上述溶液于，加入足量鐵粉，充分振蕩；再加入足量3mol?L^-1H₂SO₄，充分振蕩，
取少許步驟1溶液于試管中，逐滴加入0.01 mol?L^-1酸性KMnO₄溶液，
若試管中出現紅色固體，說明試樣中有CuO，如果紫紅色褪去，說明試樣中有FeO，
故答案為：

操作步驟	預期現象和結論
步驟1．取少量樣品于試管1中，加入足量的3mol?L-1H2SO4，充分振蕩．
步驟2．取少許上述溶液于試管2，加入足量鐵粉，充分振蕩；再加入足量3mol?L-1H2SO4，充分振蕩． 步驟3．取少許步驟1溶液于試管中3，逐滴加入0.01 mol?L-1酸性KMnO4溶液． （步驟2和步驟3的操作和現象結論可以互換位置）	若試管中出現紅色固體，說明試樣中有CuO 如果紫紅色褪去，說明試樣中有FeO

（4）設HCl體積為VL，則

V 22.4 mol×36.5g/mol

V 22.4 mol×36.5g/mol+635g

=36.5%，解得V=224，
故答案為：224．

點評：本題考查了實驗探究物質分離方法和物質性質的分析判斷，為高頻考點，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，注意把握實驗原理、掌握物質性質是關鍵，題目難度中等．