Question

钢铁企业酸洗钢材时产生的废液主要成分为Fe²⁺、H⁺、Cl^-，可用下述方法处理该废液，回收盐酸和制备氧化铁涂料．

（1）单质X的化学式是

 

．
（2）氯化亚铁溶液经高温喷雾焙烧转化为HCl气体和氧化铁粉末，有关的化学方程式依次为：

 

．
（3）某铁红涂料中除含有Fe₂O₃外，还可能添加有CuO或FeO中的一种，请设计实验方案，探究该铁红涂料中添加物的成分．
①提出合理假设
假设1：添加了CuO
假设2：添加了FeO
②请设计方案，验证上述假设，写出实验步骤、预期现象和结论．
限选试剂：铁粉、3mol?L^-1 H₂SO₄、0.1mol?L^-1酸性KMnO₄溶液、10% NaOH溶液、10% H₂O₂、KSCN溶液

操作步骤	预期现象和结论
步骤1．取少量样品于试管1中，	样品全部溶解，得到澄清的溶液．
步骤2．   步骤3．

（4）请计算，用635g水完全吸收“高温喷雾焙烧”产生的HCl气体

 

升（标准状况），即可得到36.5%的浓盐酸（相对原子质量 Cl-35.5  H-1）．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：实验目的为盐酸和制备氧化铁涂料，则所加单质X应为Fe，可与盐酸反应生成FeCl₂，过滤后将滤液高温焙烧，转化为HCl气体和氧化铁粉末，涉及反应为FeCl₂+2H₂0?Fe（OH）₂+2HCl；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O，以此解答该题．

解答： 解：（1）除去盐酸获得亚铁盐，所加的金属只能是金属铁，故答案为：Fe；
（2）氯化亚铁溶液中亚铁离子会发生水解反应生成氢氧化亚铁，即FeCl₂+2H₂O?Fe（OH）₂+2HCl，氢氧化亚铁不稳定，会被氧化为氢氧化铁，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4 Fe（OH）₃，氢氧化铁可以分解，即2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O，总方程式为4FeCl₂+4H₂O+O₂

△   .

2Fe₂O₃+4HCl，
故答案为：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）氧化铜可以溶解于强酸溶液中，得到含有铜离子的盐，加入足量铁粉可以将金属铜置换出来，据此可以检验固体是氧化铜，氧化亚铁可以和强酸反应生成亚铁盐，能使高锰酸钾褪色，据此可以检验固体中含有氧化亚铁，
可取少量样品于试管中，加入足量的3mol?L^-1H₂SO₄，充分振荡．
取少许上述溶液于，加入足量铁粉，充分振荡；再加入足量3mol?L^-1H₂SO₄，充分振荡，
取少许步骤1溶液于试管中，逐滴加入0.01 mol?L^-1酸性KMnO₄溶液，
若试管中出现红色固体，说明试样中有CuO，如果紫红色褪去，说明试样中有FeO，
故答案为：

操作步骤	预期现象和结论
步骤1．取少量样品于试管1中，加入足量的3mol?L-1H2SO4，充分振荡．
步骤2．取少许上述溶液于试管2，加入足量铁粉，充分振荡；再加入足量3mol?L-1H2SO4，充分振荡． 步骤3．取少许步骤1溶液于试管中3，逐滴加入0.01 mol?L-1酸性KMnO4溶液． （步骤2和步骤3的操作和现象结论可以互换位置）	若试管中出现红色固体，说明试样中有CuO 如果紫红色褪去，说明试样中有FeO

（4）设HCl体积为VL，则

V 22.4 mol×36.5g/mol

V 22.4 mol×36.5g/mol+635g

=36.5%，解得V=224，
故答案为：224．

点评：本题考查了实验探究物质分离方法和物质性质的分析判断，为高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，注意把握实验原理、掌握物质性质是关键，题目难度中等．