Question

3．某不銹鋼（主要成分為Fe）樣品中含有鋁、銅等（其它成分忽略），為了測定該合金中鐵的含量，有人設計如下工藝流程：

（1）濾液C中溶質含有NaAlO₂、NaCl、NaOH （寫化學式）；
（2）反應②的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，如何驗證濾液A中含Fe²⁺，而不含Fe³⁺取少量濾液A于試管中，滴幾滴KSCN溶液，溶液不變色，再加氯水（或通氯氣），溶液變為血紅色．
（3）對所得Fe₂O₃固體稱量得質量為b g，計算該樣品中鐵元素質量分數的表達式為（用含a、b的式子表示）$\frac{7b}{10a}$×100%．

Answer 1

分析 不銹鋼（主要成分為Fe）樣品中含有鋁、銅等，加入足量稀鹽酸鐵、鋁溶解為氯化亞鐵和氯化銅溶液，銅不溶解，過濾得到濾渣A為銅，濾液A中含有的溶質成分為FeCl₂、AlCl₃，通過氯氣把氯化亞鐵氧化為氯化鐵得到溶液B中為FeCl₃、AlCl₃，B溶液中加入過量氫氧化鈉溶液過濾，得到紅褐色氫氧化鐵沉淀和濾液C，濾液C中含有的溶質NaAlO₂、NaCl、NaOH，紅褐色沉淀氫氧化鐵加熱分解得到氧化鐵，以此解答該題．

解答 解：不銹鋼（主要成分為Fe）樣品中含有鋁、銅等，加入足量稀鹽酸鐵、鋁溶解為氯化亞鐵和氯化鋁溶液，銅不溶解，過濾得到濾渣A為銅，濾液A中含有的溶質成分為FeCl₂、AlCl₃，通過氯氣把氯化亞鐵氧化為氯化鐵，2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃，得到溶液B中為FeCl₃、AlCl₃，B溶液中加入過量氫氧化鈉溶液反應為：FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl，過濾得到紅褐色氫氧化鐵沉淀和濾液C，濾液C中含有的溶質NaAlO₂、NaCl、NaOH，紅褐色沉淀氫氧化鐵加熱分解得到氧化鐵；
（1）依據上述分析可知濾液C中含有的NaAlO₂、NaCl、NaOH，故答案為：NaAlO₂、NaCl、NaOH；
（2）反應②的離子方程式為2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，濾液A中含有的溶質成分為FeCl₂、AlCl₃，驗證濾液A中含Fe²⁺，而不含Fe³⁺，利用鐵離子和亞鐵離子的檢驗方法設計實驗步驟分析，實驗步驟為：取少量濾液A于試管中，滴幾滴KSCN溶液，溶液不變色，再加氯水（或通氯氣），溶液變為血紅色，證明溶液中含有亞鐵離子；
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；取少量濾液A于試管中，滴幾滴KSCN溶液，溶液不變色，再加氯水（或通氯氣），溶液變為血紅色；
（3）樣品質量為ag，所得Fe₂O₃固體稱量得質量為b g，該樣品中鐵元素質量分數=$\frac{\frac{bg}{160g/mol}×2×56g/mol}{ag}$×100%=$\frac{7b}{10a}$×100%，故答案為：$\frac{7b}{10a}$×100%．

點評 本題考查混合物的分離和提純，側重考查分析計算能力，明確流程圖中發生的反應及操作方法是解本題關鍵，知道各物質的成分，題目難度不大．