Question

（15分）钢铁企业酸洗钢材时产生的废液主要成分为Fe²⁺、H⁺、Cl^-，可用下述方法处理该废液，回收盐酸和制备氧化铁涂料。

（1）单质X的化学式是            。

（2）氯化亚铁溶液经高温喷雾焙烧转化为HCl气体和氧化铁粉末，有关的化学方程式依次为：                              。

（3）某铁红涂料中除含有Fe₂O₃外，还可能添加有CuO或FeO中的一种,请设计实验方案，探究该铁红涂料中添加物的成分。

① 提出合理假设

假设1：添加了CuO

假设2：添加了FeO

② 请设计方案，验证上述假设，写出实验步骤、预期现象和结论。

限选试剂：铁粉、3mol•L^-1H₂SO₄、0.1 mol•L^-1酸性KMnO₄溶液、10%NaOH溶液、10%H₂O₂、KSCN溶液

操作步骤	预期现象和结论
步骤1．取少量样品于试管中， ____________________________	样品全部溶解，得到澄清的溶液。
步骤2． __________________ 步骤3． __________________	___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________

（4）请计算，用635g水完全吸收“高温喷雾焙烧”产生的HCl气体            升（标准状况），即可得到36.5%的浓盐酸（相对原子质量 Cl  35.5  H  1）。

Answer

（1）Fe（2分）

（2）4FeCl2+4H2O+O22Fe2O3+4HCl（2分）

（3）步骤1．加入足量的3mol•L-1H2SO4，充分振荡。步骤2．取少许上述溶液于，加入足量铁粉，充分振荡；再加入足量3mol•L-1H2SO4，充分振荡；若试管中出现红色固体，说明试样中有CuO。步骤3．取少许步骤1溶液于试管中，逐滴加入0.01 mol•L-1酸性KMnO4溶液；如果紫红色褪去，说明试样中有FeO。

（4）224L （3分）

【解析】

试题分析：（1）根据题给流程和信息结合反应Fe+2H+=Fe2++H2↑知除酸步骤选择的单质X是过量的铁粉或铁屑；（2）氯化亚铁是强酸弱碱盐，能水解，且其水解反应是吸热反应，因此高温能使其彻底水解，生成氢氧化亚铁和氯化氢；氯化氢气体逸出，氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁；氢氧化铁焙烧时分解，生成氧化铁和水；根据上述三步反应可以得到总反应式；（3）若假设1成立，Fe2O3、CuO都是难溶于水的碱性氧化物，不能直接选择试剂检验CuO的存在，必须先用足量稀硫酸溶解生成硫酸铁、硫酸铜溶液；再根据金属活动性顺序表和铁盐、铜盐的性质，Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4，Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，因此加入过量的铁粉，充分反应后析出红色固体，说明样品中含有CuO；而选择NaOH溶液或观察溶液的颜色都不行，因为铁离子对铜离子的检验造成干扰；若假设2成立，Fe2O3、FeO都是难溶于水的碱性氧化物，不能直接选择试剂检验FeO的存在，必须先用足量稀硫酸溶解生成硫酸铁、硫酸亚铁溶液；再根铁盐、亚铁盐的性质，铁盐溶液不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而亚铁盐溶液则能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此加入少量酸性高锰酸钾溶液，充分反应后溶液褪色，说明样品中含有FeO；不能选择KSCN和双氧水检验，因为铁离子会干扰亚铁离子的检验；（4）设所需的HCl体积为xL，由于n=V/22.4L•mol－1、m=n•M、m（溶液）=m（溶质）+m（水）、w（溶质）=m（溶质）/m（溶液）×100%，则（36.5x/22.4）/（635+ 36.5x/22.4） ×100%=36.5% ，解得x= 224L。

考点：考查化学工艺流程，涉及金属元素及其化合物的主要性质、盐类水解，以物质的量为中心的计算，实验探究。