Question

（16分）鋼鐵企業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，回收鹽酸和制備氧化鐵涂料。

（1）單質X的化學式是           。
（2）氯化亞鐵溶液經高溫噴霧焙燒轉化為HCl氣體和氧化鐵粉末，有關的化學方程式依次為：                                                                     。
（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,請設計實驗方案，探究該鐵紅涂料中添加物的成分。
① 提出合理假設
假設1：添加了CuO
假設2：添加了FeO
② 請設計方案，驗證上述假設，寫出實驗步驟、預期現象和結論。
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	預期現象和結論
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”產生的HCl氣體   升（標準狀況），即可得到36.5%的濃鹽酸（相對原子質量 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）
（3）（10分）

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。（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的操作和現象結論可以互換位置）	若試管中出現紅色固體，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）根據流程的目的可知，X是Fe，與酸反應生成亞鐵離子，可除去酸同時不引入其他雜質；
（2）氯化亞鐵溶液經高溫噴霧焙燒轉化為HCl氣體和氧化鐵粉末，可知該過程發生了氧化還原反應，所以應有氧氣參加，高溫相當于給體系加熱，氧化鐵的生成應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，氫氧化鐵分解產生氧化鐵，所以該過程中涉及的化學方程式有：FeCl₂+ 2H₂OFe(OH)₂+ 2HCl；4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O = 4Fe(OH)₃；2Fe(OH)₃Fe₂O₃+ 3H₂O；
（3）根據表中所給的預期現象和結論，步驟1應選擇酸，因為無論是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則應是檢驗溶液中的Cu²⁺或Fe²⁺，根據所給試劑，檢驗Cu²⁺，應選擇鐵粉、3mol?L^-1H₂SO₄，檢驗Fe²⁺，應用0.1 mol?L^-1酸性KMnO₄溶液，具體步驟詳見答案；
（4）設用635g水完全吸收“高溫噴霧焙燒”產生的HCl氣體xmol得到36.5%的濃鹽酸，則36.5x/(635+36.5x)=36.5%，解得x=10，所以可吸收標準狀況下的HCl的體積是224L可得36.5%的濃鹽酸。
考點：考查對工業流程的分析與計算，離子的檢驗，實驗方案的設計