大型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，制备氧化铁涂料。 （1）单质X的化学式是          

题型：不详难度：来源：

大型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，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时转化为氯化氢气体和氧化铁粉末。有关的化学方程式为：
                                                     
                                                     
                                                     
（3）某种铁红涂料的成分中，除含有Fe₂O₃外，还添加有CuO或FeO中的一种。请设计实验探究该铁红涂料中添加的物质。
①提出合理假设
假设1：添加了CuO。   假设2：添加了FeO。
②基于假设        （填“1”或“2”），设计实验方案，进行实验。在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论。
限选实验试剂：铁粉、3mol•L^－1H₂SO₄、0.01 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，_________________ ____________________________________________	___________________________
步骤2． ____________________________________________	___________________________

 
（4）用水吸收“高温喷雾焙烧”时产生的氯化氢气体可得到盐酸。请计算：用1000g水需吸收标准状况下多少升氯化氢气体可得到36.5%的浓盐酸？（写出计算过程，结果可用数学表达式表示，不必化简）。

答案

（16分）
（1）Fe                                         （1分）
（2）FeCl₂ + 2H₂OFe(OH)₂ + 2HCl              （1分）
4Fe(OH)₂ + O₂ +2H₂O =" 4" Fe(OH)₃                          （1分）
2Fe(OH)₃Fe₂O₃ + 3H₂O                     （1分，漏写条件不得分）
（或：4FeCl₂+4H₂O+O₂2 Fe₂O₃+8HCl          （3分，漏写条件得2分）
（3）假设1    （1分）
（以下每空2分，共8分）

实验操作	预期现象和结论
步骤1：加入足量的3mol•L－1H2SO4，充分振荡。	样品全部溶解
步骤2：取少许溶液于试管中，加入足量铁粉，充分振荡；再加入足量3mol•L－1H2SO4，充分振荡。	试管中出现红色固体，说明试样中有CuO

 
（评分说明）步骤1：未加“足量”和“充分振荡”扣1分。
步骤2中方案为“加足量10%NaOH溶液，如果出现蓝色沉淀，说明试样中有CuO”，则步骤2和结论得0分，因为有Fe³⁺和H⁺干扰，不一定能观察到蓝色沉淀。
或：假设2    （1分）

实验操作	预期现象和结论
步骤1：加入足量的3mol•L－1H2SO4，充分振荡。	样品全部溶解
步骤2：取少许溶液于试管中，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；

 
（评分说明）步骤1：未加“足量”和“充分振荡”扣1分。
步骤2中，用KSCN与H₂O₂的组合检验Fe²⁺，步骤2和结论得0分，因为有 Fe³⁺干扰。
（4）（3分）设所需的HCl体积为xL，则
(36.5x/22.4)/(1000+ 36.5x/22.4) ×100%=36.5%   （2分。正确列式得2分）
解得x= 22400/63.5(L)=352.89(L)                      （1分，其它正确的答案也得分）

解析

试题分析：（1）根据除去旧杂质不引入新杂质原则，Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，因此除酸步骤选择的单质X一定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配成硫酸铁、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配成硫酸铁、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，反应为5Fe²⁺+MnO₄^－+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，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)/(1000+ 36.5x/22.4) ×100%="36.5%" ，解得x= 22400/63.5(L)=352.8(L)。