Question

（16分）鋼鐵企業(yè)酸洗鋼材時產(chǎn)生的廢液主要成分為Fe2+、H+、Cl-，可用下述方法處理該廢液，回收鹽酸和制備氧化鐵涂料。

（1）單質(zhì)X的化學(xué)式是 。

（2）氯化亞鐵溶液經(jīng)高溫噴霧焙燒轉(zhuǎn)化為HCl氣體和氧化鐵粉末，有關(guān)的化學(xué)方程式依次為： 。

（3）某鐵紅涂料中除含有Fe2O3外，還可能添加有CuO或FeO中的一種,請設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，探究該鐵紅涂料中添加物的成分。

① 提出合理假設(shè)

假設(shè)1：添加了CuO

假設(shè)2：添加了FeO

② 請設(shè)計方案，驗(yàn)證上述假設(shè)，寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。

限選試劑：鐵粉、3mol?L-1H2SO4、0.1 mol?L-1酸性KMnO4溶液、10%NaOH溶液、10%H2O2、KSCN溶液

操作步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1．取少量樣品于試管中， ____________________________________________	樣品全部溶解，得到澄清的溶液。
步驟2．     步驟3．	___________________________     ___________________________

（4）請計算，用635g水完全吸收“高溫噴霧焙燒”產(chǎn)生的HCl氣體 升（標(biāo)準(zhǔn)狀況），即可得到36.5%的濃鹽酸（相對原子質(zhì)量 Cl 35.5 H 1）。

 

Answer 1

（16分）（1） Fe （1分，寫名稱不給分）

（2）4FeCl2+ 4H2O+ O2 2Fe2O3 + 4HCl（3分）

（或 FeCl2+ 2H2OFe(OH)2+ 2HCl；4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3；

2Fe(OH)3Fe2O3+ 3H2O，每式1分，共3分。條件及可逆符號不作為得分點(diǎn)）

（3）（10分）

操作步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)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。（2分）
步驟2．取少許上述溶液于，加入足量鐵粉，充分振蕩；再加入足量3mol?L－1H2SO4，充分振蕩。（2分） 步驟3．取少許步驟1溶液于試管中，逐滴加入0.01 mol?L－1酸性KMnO4溶液.（2分） （步驟2和步驟3的操作和現(xiàn)象結(jié)論可以互換位置）	若試管中出現(xiàn)紅色固體，說明試樣中有CuO（2分） 如果紫紅色褪去，說明試樣中有FeO（2分）

（4） 224 （2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)流程的目的可知，X是Fe，與酸反應(yīng)生成亞鐵離子，可除去酸同時不引入其他雜質(zhì)；

（2）氯化亞鐵溶液經(jīng)高溫噴霧焙燒轉(zhuǎn)化為HCl氣體和氧化鐵粉末，可知該過程發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，所以應(yīng)有氧氣參加，高溫相當(dāng)于給體系加熱，氧化鐵的生成應(yīng)來自亞鐵離子的水解，生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵被氧氣氧化得氫氧化鐵，氫氧化鐵分解產(chǎn)生氧化鐵，所以該過程中涉及的化學(xué)方程式有：FeCl2+ 2H2OFe(OH)2+ 2HCl；4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3；2Fe(OH)3Fe2O3+ 3H2O；

（3）根據(jù)表中所給的預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論，步驟1應(yīng)選擇酸，因?yàn)闊o論是CuO還是FeO都能溶于酸，所以操作1為：加入足量的3mol?L－1H2SO4，充分振蕩；此時溶液中含有Cu2+、Fe2+ 、Fe3+，步驟2、3則應(yīng)是檢驗(yàn)溶液中的Cu2+或Fe2+，根據(jù)所給試劑，檢驗(yàn)Cu2+，應(yīng)選擇鐵粉、3mol?L-1H2SO4，檢驗(yàn)Fe2+，應(yīng)用0.1 mol?L-1酸性KMnO4溶液，具體步驟詳見答案；

（4）設(shè)用635g水完全吸收“高溫噴霧焙燒”產(chǎn)生的HCl氣體xmol得到36.5%的濃鹽酸，則36.5x/(635+36.5x)=36.5%，解得x=10，所以可吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下的HCl的體積是224L可得36.5%的濃鹽酸。

考點(diǎn)：考查對工業(yè)流程的分析與計算，離子的檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計