Question

6．某铁矿石（只含金属氧化物和SiO₂）溶于过量盐酸后，过滤所得滤液可用来制氧化铁涂料．
（1）向上述滤液中可加入C来证明含有Fe²⁺；
A．酸性KMnO₄溶液   B．NaOH溶液   C．溴水    D．KSCN溶液+氯水
（2）若某铁矿石的质量为3.31g，溶于适量盐酸后，然后加过量碱溶液，生成沉淀，再灼烧沉淀，得2.40g Fe₂O₃，已知该铁矿石中铁的氧化物的质量分数为70%，试计算：
①该铁矿石中铁的质量分数为50.8%；
②该铁矿石中铁的氧化物的化学式Fe₃O₄；
（3）若滤液为1L AlCl₃和FeCl₃混合溶液，向其中加入含a mol NaOH溶液时，产生的沉淀量可达最大值，继续加入NaOH溶液，沉淀开始溶解，当前后加入的NaOH总量达到b mol时，沉淀不再减少，则原溶液中Fe³⁺的物质的量浓度为$\frac{4a-3b}{3}$mol/L．

Answer 1

分析 （1）亚铁离子能使溴水褪色；
（2）①沉淀灼烧最后得到的固体为Fe₂O₃，2.40g Fe₂O₃中Fe元素的质量等于样品中铁元素的质量，利用Fe元素守恒计算铁矿石中铁的质量分数；
②铁矿石中铁的氧化物的质量分数为70%，3.31g某铁矿石样品，其氧化物的质量为3.31g×70%=2.317g，根据质量守恒，计算氧元素的质量，据此求出铁和氧的原子个数比，求算该铁矿石中铁的氧化物的化学式．
（3）沉淀量由最大到不再减少变化的量是Al（OH）₃，结合方程式利用氢氧化钠的物质的量求出Al（OH）₃的物质的量，根据Al（OH）₃的物质的量求出生成Al（OH）₃所用NaOH的物质的量，产生的沉淀量达最大值时使用的氢氧化钠的物质的量减去生成Al（OH）₃所用NaOH的物质的量，就是生成Fe（OH）₃时使用的氢氧化钠的物质的量，再根据方程式求出FeCl₃的物质的量，根据物质的量浓度浓度公式求出浓度即可．

解答 解：（1）铁的氧化物溶于盐酸形成的溶液中含有铁离子和亚铁离子，亚铁离子能是溴水褪色，可以用溴水检验，由于溶液中含有铁离子所以不能用NaOH检验，也不能用KSCN溶液和氯水检验，高锰酸钾能与盐酸生成氯气也不能检验；
故答案为：C；
（2）①沉淀灼烧最后得到的固体为Fe₂O₃，2.40g Fe₂O₃中Fe元素的物质的量n（Fe）=$\frac{2.4g}{160g/mol}$×2=0.03mol，
铁矿石中铁的质量分数为：$\frac{0.03mol×56g/mol}{3.31g}$×100%≈50.8%，
故答案为：50.8%；
②铁矿石中铁的氧化物的质量分数为70%，3.31g某铁矿石样品，其氧化物的质量为3.31g×70%=2.317g，
铁的氧化物中氧元素的质量为：2.317g-0.03mol×56g/mol=0.637g，
则n（O）=$\frac{0.637g}{16g/mol}$≈0.04mol，n（Fe）：n（O）=0.03：0.04=3：4，故铁的氧化物的化学式为Fe₃O₄，
故答案为：Fe₃O₄；
（3）开始产生沉淀至沉淀量达最大值发生反应：
FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl
AlCl₃+3NaOH=Al（OH）₃↓+3NaCl
继续加入NaOH溶液，沉淀开始溶解至沉淀完全不再减少发生反应：
Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O
沉淀开始溶解至沉淀完全不再减少，使用NaOH的物质的量为（b-a）mol，Al（OH）₃与NaOH发生反应的物质的量之比是1：1，
所以，Al（OH）₃的物质的量是（b-a）mol；
根据方程式：AlCl₃+3NaOH=Al（OH）₃↓+3NaCl，当有（b-a）molAl（OH）₃生成时，需要NaOH的物质的量是Al（OH）₃的3倍，
所以需要NaOH的物质的量是3（b-a）molAl；
与氯化铁反应的NaOH的物质的量为amol-3（b-a）mol=（4a-3b）mol，
根据反应方程式：FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl知，生成Fe（OH）₃所用NaOH物质的量是FeCl₃的3倍，所以FeCl₃的物质的量是$\frac{4a-3b}{3}$mol，
因为溶液的体积是1L，所以FeCl₃的物质的量浓度是：$\frac{4a-3b}{3}$mol/L，
故答案为：$\frac{4a-3b}{3}$mol/L．

点评 本题考查了离子检验、有关化学方程式的计算，题目难度中等，注意根据相关反应的离子方程式计算该题，答题时注意体会做题思路．