Question

（2013?廣州模擬）大型鋼鐵企業(yè)酸洗鋼材時產生的廢液主要成分為Fe²⁺、H⁺、Cl^-，可用下述方法處理該廢液，回收鹽酸，制備氧化鐵涂料． 

（1）單質X的化學式是

Fe

．
（2）氯化亞鐵溶液經高溫噴霧焙燒時轉化為氯化氫氣體和氧化鐵粉末．有關的化學方程式為：

FeCl₂+2H₂O?Fe（OH）₂+2HCl，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O

．
（3）某種鐵紅涂料的成分中，除含有Fe₂O₃外，還添加有CuO或FeO中的一種．請設計實驗探究該鐵紅涂料中添加的物質．
①提出合理假設，假設1：添加了CuO．假設2：添加了FeO．
②基于假設

1

（填“1”或“2”），設計實驗方案，進行實驗．在答題卡上寫出實驗步驟、預期現象和結論．限選實驗試劑：鐵粉、3mol?L^-1H₂SO₄、0.01mol?L^-1酸性KMnO₄溶液、10%NaOH溶液、10%H₂O₂、KSCN溶液

操作步驟	預期現象和結論
步驟1．取少量樣品于試管中， 加入足量的3mol?L-1H2SO4，充分振蕩	樣品全部溶解
步驟2． 取少許溶液于試管中，加入足量鐵粉，充分振蕩；再加入足量3mol?L-1H2SO4，充分振蕩	試管中出現紅色固體，說明試樣中有CuO

（4）用水吸收“高溫噴霧焙燒”時產生的氯化氫氣體可得到鹽酸．請計算：用1000g水需吸收標準狀況下多少升氯化氫氣體可得到36.5%的濃鹽酸？（寫出計算過程，結果可用數學表達式表示，不必化簡）．

設所需的HCl體積為V，則溶質質量是：

36.5V

22.4

g，溶液質量=溶質質量+溶劑質量=1000g+

36.5V

22.4

g，所以

36.5V

22.4

g=（1000g+

36.5V

22.4

g）×36.5%，解得V=

22400

63.5

L．

．

Answer 1

分析：（1）根據目的：除去鹽酸獲得亞鐵鹽來選擇合適當金屬；
（2）亞鐵離子在溶液中會發(fā)生水解反應生成氫氧化亞鐵，接著會被氧化為氫氧化鐵，氫氧化鐵可以分解；
（3）氧化銅可以溶解于強酸溶液中，得到含有銅離子的鹽，加入足量鐵粉可以將金屬銅置換出來；氧化亞鐵可以和強酸反應生成亞鐵鹽，能使高錳酸鉀褪色；
（4）根據溶質的質量分數=

溶質質量

溶液質量

×100%來計算即可．

解答：解：（1）除去鹽酸獲得亞鐵鹽，所加的金屬只能是金屬鐵，故答案為：Fe；
（2）氯化亞鐵溶液中亞鐵離子會發(fā)生水解反應生成氫氧化亞鐵，即FeCl₂+2H₂O?Fe（OH）₂+2HCl，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，會被氧化為氫氧化鐵，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4 Fe（OH）₃，氫氧化鐵可以分解，即2Fe（OH）₃ 

△   .

Fe₂O₃+3H₂O，
故答案為：FeCl₂+2H₂O?Fe（OH）₂+2HCl，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4 Fe（OH）₃，2Fe（OH）₃ 

△   .

Fe₂O₃+3H₂O；
（3）氧化銅可以溶解于強酸溶液中，得到含有銅離子的鹽，加入足量鐵粉可以將金屬銅置換出來，據此可以檢驗固體是氧化銅，氧化亞鐵可以和強酸反應生成亞鐵鹽，能使高錳酸鉀褪色，據此可以檢驗固體中含有氧化亞鐵，
故答案為：
假設1

實驗操作	預期現象和結論
步驟1：加入足量的3mol?L-1H2SO4，充分振蕩．	樣品全部溶解
步驟2：取少許溶液于試管中，加入足量鐵粉，充分振蕩；再加入足量3mol?L-1H2SO4，充分振蕩．	試管中出現紅色固體，說明試樣中有CuO

或：假設2

實驗操作	預期現象和結論
步驟1：加入足量的3mol?L-1H2SO4，充分振蕩．	樣品全部溶解
步驟2：取少許溶液于試管中，逐滴加入0.01 mol?L-1酸性KMnO4溶液	如果紫紅色褪去，說明試樣中有FeO；

（4）設所需的HCl體積為V，則溶質質量是：

36.5V

22.4

g，溶液質量=溶質質量+溶劑質量=1000g+

36.5V

22.4

g，所以

36.5V

22.4

g=（1000g+

36.5V

22.4

g）×36.5%，解得V=

22400

63.5

L，
故答案為：設所需的HCl體積為V，則溶質質量是：

36.5V

22.4

g，溶液質量=溶質質量+溶劑質量=1000g+

36.5V

22.4

g，所以

36.5V

22.4

g=（1000g+

36.5V

22.4

g）×36.5%，解得V=

22400

63.5

L．

點評：本題是一道實驗設計題，考查學生分析和解決問題的能力，綜合性強，難度大．