Question

【題目】鋼鐵企業(yè)酸洗鋼材時(shí)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?jiān)O(shè)計(jì)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?jiān)O(shè)計(jì)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、3molL-1H2SO4、0.1 molL-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(jì)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

【答案】Fe 4FeCl2+ 4H2O+ O2 △2Fe2O3 + 4HCl 或FeCl2+ 2H2OFe(OH)2+ 2HCl；4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3；2Fe(OH)3Fe2O3+ 3H2O 取少量樣品于試管中，加入足量的3molL－1H2SO4，充分振蕩 取少許上述溶液于，加入足量鐵粉，充分振蕩；再加入足量3molL－1H2SO4，充分振蕩 若試管中出現(xiàn)紅色固體，說明試樣中有CuO 取少許步驟1溶液于試管中，逐滴加入0.01 molL－1酸性KMnO4溶液 如果紫紅色褪去，說明試樣中有FeO 224

【解析】

（1）廢液主要成分為Fe2+、H+、Cl-，處理廢液的目的是回收鹽酸和制備氧化鐵涂料，加入單質(zhì)X的目的是除酸，所以加入的應(yīng)是鐵。

（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，可以寫總的化學(xué)方程式，也可以分步寫出依次發(fā)生的三個反應(yīng)。

（3）氧化銅可以在酸溶后的溶液中鐵置換銅后有紅色固體析出驗(yàn)證，氧化亞鐵可以用酸溶后溶液中的Fe2+可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色驗(yàn)證。

（4）用溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式計(jì)算需要HCl氣體的體積。

（1）根據(jù)題給流程和信息結(jié)合反應(yīng)Fe+2H+=Fe2++H2↑知除酸步驟選擇的單質(zhì)X是過量的鐵粉或鐵屑；

（2）氯化亞鐵是強(qiáng)酸弱堿鹽，能水解，且其水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此高溫能使其徹底水解，生成氫氧化亞鐵和氯化氫；氯化氫氣體逸出，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，容易被空氣中的氧氣氧化為氫氧化鐵；氫氧化鐵焙燒時(shí)分解，生成氧化鐵和水；根據(jù)上述三步反應(yīng)可以得到總反應(yīng)式；故答案為4FeCl2+ 4H2O+ O2 △2Fe2O3 + 4HCl 或FeCl2+ 2H2OFe(OH)2+ 2HCl；4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3；2Fe(OH)3Fe2O3+ 3H2O；

（3）若假設(shè)1成立，Fe2O3、CuO都是難溶于水的堿性氧化物，不能直接選擇試劑檢驗(yàn)CuO的存在，必須先用足量稀硫酸溶解生成硫酸鐵、硫酸銅溶液；再根據(jù)金屬活動性順序表和鐵鹽、銅鹽的性質(zhì)，Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，因此加入過量的鐵粉，充分反應(yīng)后析出紅色固體，說明樣品中含有CuO；而選擇NaOH溶液或觀察溶液的顏色都不行，因?yàn)殍F離子對銅離子的檢驗(yàn)造成干擾；若假設(shè)2成立，Fe2O3、FeO都是難溶于水的堿性氧化物，不能直接選擇試劑檢驗(yàn)FeO的存在，必須先用足量稀硫酸溶解生成硫酸鐵、硫酸亞鐵溶液；再根鐵鹽、亞鐵鹽的性質(zhì)，鐵鹽溶液不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，而亞鐵鹽溶液則能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，因此加入少量酸性高錳酸鉀溶液，充分反應(yīng)后溶液褪色，說明樣品中含有FeO；不能選擇KSCN和雙氧水檢驗(yàn)，因?yàn)殍F離子會干擾亞鐵離子的檢驗(yàn)；

（4）設(shè)所需的HCl體積為xL，由于n=、m=nM、m（溶液）=m（溶質(zhì)）+m（水）、w（溶質(zhì)）=×100%，則×100%=36.5%，解得x= 224L。