Question

3．某不锈钢（主要成分为Fe）样品中含有铝、铜等（其它成分忽略），为了测定该合金中铁的含量，有人设计如下工艺流程：

（1）滤液C中溶质含有NaAlO₂、NaCl、NaOH （写化学式）；
（2）反应②的离子方程式为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，如何验证滤液A中含Fe²⁺，而不含Fe³⁺取少量滤液A于试管中，滴几滴KSCN溶液，溶液不变色，再加氯水（或通氯气），溶液变为血红色．
（3）对所得Fe₂O₃固体称量得质量为b g，计算该样品中铁元素质量分数的表达式为（用含a、b的式子表示）$\frac{7b}{10a}$×100%．

Answer 1

分析 不锈钢（主要成分为Fe）样品中含有铝、铜等，加入足量稀盐酸铁、铝溶解为氯化亚铁和氯化铜溶液，铜不溶解，过滤得到滤渣A为铜，滤液A中含有的溶质成分为FeCl₂、AlCl₃，通过氯气把氯化亚铁氧化为氯化铁得到溶液B中为FeCl₃、AlCl₃，B溶液中加入过量氢氧化钠溶液过滤，得到红褐色氢氧化铁沉淀和滤液C，滤液C中含有的溶质NaAlO₂、NaCl、NaOH，红褐色沉淀氢氧化铁加热分解得到氧化铁，以此解答该题．

解答 解：不锈钢（主要成分为Fe）样品中含有铝、铜等，加入足量稀盐酸铁、铝溶解为氯化亚铁和氯化铝溶液，铜不溶解，过滤得到滤渣A为铜，滤液A中含有的溶质成分为FeCl₂、AlCl₃，通过氯气把氯化亚铁氧化为氯化铁，2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃，得到溶液B中为FeCl₃、AlCl₃，B溶液中加入过量氢氧化钠溶液反应为：FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl，过滤得到红褐色氢氧化铁沉淀和滤液C，滤液C中含有的溶质NaAlO₂、NaCl、NaOH，红褐色沉淀氢氧化铁加热分解得到氧化铁；
（1）依据上述分析可知滤液C中含有的NaAlO₂、NaCl、NaOH，故答案为：NaAlO₂、NaCl、NaOH；
（2）反应②的离子方程式为2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，滤液A中含有的溶质成分为FeCl₂、AlCl₃，验证滤液A中含Fe²⁺，而不含Fe³⁺，利用铁离子和亚铁离子的检验方法设计实验步骤分析，实验步骤为：取少量滤液A于试管中，滴几滴KSCN溶液，溶液不变色，再加氯水（或通氯气），溶液变为血红色，证明溶液中含有亚铁离子；
故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；取少量滤液A于试管中，滴几滴KSCN溶液，溶液不变色，再加氯水（或通氯气），溶液变为血红色；
（3）样品质量为ag，所得Fe₂O₃固体称量得质量为b g，该样品中铁元素质量分数=$\frac{\frac{bg}{160g/mol}×2×56g/mol}{ag}$×100%=$\frac{7b}{10a}$×100%，故答案为：$\frac{7b}{10a}$×100%．

点评 本题考查混合物的分离和提纯，侧重考查分析计算能力，明确流程图中发生的反应及操作方法是解本题关键，知道各物质的成分，题目难度不大．