Question

16．用废铁屑（含Fe₂O₃、油污、碳及少量不溶于酸碱的杂质）制取铁红的流程如图，回答下列问题：
（1）浊液B中一定含有常见的难溶物C（填化学式），热碱液的作用除去油污；
（2）溶液C加入H₂O₂发生反应的离子方程式H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0；
操作II由浊液E得到80.0g Fe₂O₃按操作顺序应为：CED→冷却→称量；（选择合适的选项）
A．蒸发      B．烘干     C．过滤      D．灼烧      E．洗涤
（3）在C溶液加入H₂O₂，加热一段时间后，检验Fe²⁺已经反应完全的试剂是D；
A．氯水     B．KSCN溶液    C．NaOH溶液    D．KMnO₄酸性溶液．
（4）已知：常温下，Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38；则浊液E中Fe³⁺的物质的量浓度是4.0×10^-8mol/L；
（5）若原铁屑质量100.0g，含铁元素质量分数70%，得到铁红80.0g，则铁屑中铁的利用率为80%．

Answer 1

分析 用废铁屑（含Fe₂O₃、油污、碳及少量不溶于酸碱的杂质）加入热碱去油污水洗，加入硫酸，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，铁和铁离子反应生成亚铁离子；碳和不溶于酸碱的物质不反应，过滤后除去不溶性物质，滤液C中含铁离子、亚铁离子；加入过氧化氢溶液把亚铁离子氧化成铁离子，加入氨水生成氢氧化铁沉淀，沉淀过滤、洗涤、灼烧、冷却后称量、再灼烧、冷却称量直到质量不变得纯净氧化铁．
（1）废铁屑中碳和不溶于酸碱物质不与硫酸反应；热碱去油污能力强；
（2）溶液C中含亚铁离子可被过氧化氢氧化成铁离子；由浊液到沉淀需过滤、洗涤，氢氧化铁到氧化铁需灼烧；
（3）亚铁离子变质生成铁离子，应检验是否存在亚铁离子；
（4）根据流程图可知溶液的pH=4，根据Ksp[Fe（OH）₃]和溶液中氢氧根离子的浓度计算c（Fe³⁺）；
（5）根据铁守恒计算，2Fe～Fe₂O₃．

解答 解：（1）废铁屑中碳和不溶于酸碱物质不与硫酸反应；油污在碱性条件下发生水解生成易溶于水的物质，热碱去油污能力强，通常用Na₂CO₃，Na₂CO₃溶液中存在水解离子反应为CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，热碱水解程度大，溶液呈碱性较强，
故答案为：C；除去油污；
（2）溶液C中含亚铁离子可被过氧化氢氧化成铁离子，反应的离子方程式为：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0；分离不溶性固体和溶液采取过滤方法；由浊液到沉淀需过滤、洗涤，氢氧化铁到氧化铁需灼烧、冷却称量、再灼烧、冷却再称量，直到两次称量差不变，记录氧化铁的质量为80.0g；
故答案为：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0；CED；
（3）亚铁离子变质生成铁离子，要检验是否完全变质，应检验是否存在亚铁离子；应选用高锰酸钾，看高锰酸钾是否褪色．具体步骤为：取少量C溶液，滴加几滴高锰酸钾，用力震荡，若高锰酸钾无变化，证明无亚铁离子，亚铁离子完全变质，若高锰酸钾褪色，证明亚铁离子部分未完全变质；
故答案为：D；
（4）已知溶液的pH=4，则c（H⁺）=10^-4mol/L，c（OH^-）=10^-10mol/L，Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38=c（Fe³⁺）×c³（OH^-），所以c（Fe³⁺）=4.0×10^-8mol/L；
故答案为：4.0×10^-8mol/L；
（5）2Fe～Fe₂O₃
     112   160
100.0g×70%  m
m=$\frac{100.0g×70%×160}{112}$=100.0g，铁屑中铁的利用率为：$\frac{80.0g}{100.0g}$=80%，
故答案为：80%．

点评 本题考查了由废铁屑制取铁红的实验设计，中等难度，注意围绕实验目的解题，（3）为易错点，误认为得检验铁离子错选硫氰化钾溶液，或用氯水和硫氰化钾溶液，不清楚溶液中铁离子会干扰亚铁离子检验．