Question

18．某不銹鋼（主要成分為Fe）樣品中含有鋁、銅、硅等（其它成分忽略），為了測定該合金中鐵的含量，有人設計如下工藝流程：

（1）濾渣A中主要含有硅、銅；操作①使用的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒
（2）寫出向濾液A中通入Cl₂所發(fā)生生反應的離子方程式：2 Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，寫出加入過量NaOH溶液所發(fā)生反應的離子方程式Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）實驗室進行步驟④用到的儀器有坩堝鉗、酒精燈、三腳架、坩堝和泥三角
（4）對所得Fe₂O₃固體稱量得質量為b g，計算該樣品中鐵元素的質量百分數的表達式為$\frac{7b}{10a}$×100%（用含a、b的式子表示）
（5）有同學用以上試劑設計了另一方案，也達到了同樣的目的，依次加入的試劑是：加入足量 NaOH溶液；加入足量鹽酸，通足量氯氣；  加入足量 NaOH溶液；加熱灼燒得Fe₂O₃固體．

Answer 1

分析 不銹鋼（主要成分為Fe）樣品中含有鋁、銅、硅等，加入足量稀鹽酸鐵、鋁溶解為氯化亞鐵和氯化銅溶液，銅不溶解，過濾得到濾渣A為銅和硅，濾液A中含有的溶質成分為FeCl₂、AlCl₃，通過氯氣把氯化亞鐵氧化為氯化鐵得到溶液B中為FeCl₃、AlCl₃，B溶液中加入過量氫氧化鈉溶液過濾，得到紅褐色氫氧化鐵沉淀和濾液C，濾液C中含有的溶質NaAlO₂、NaCl、NaOH，紅褐色沉淀氫氧化鐵加熱分解得到氧化鐵，
（1）加入足量稀鹽酸鐵、鋁溶解為氯化亞鐵和氯化鋁溶液，銅、硅不溶解，過濾得到濾渣A為銅、硅，濾液A中含有的溶質成分為FeCl₂、AlCl₃；溶解后通過操作①分離的溶液和濾渣，操作的名稱是過濾，依據操作選擇儀器；
（2）濾液A中是FeCl₂、AlCl₃，向濾液A中通入Cl₂所發(fā)生生反應是氯氣氧化亞鐵離子為鐵離子，加入過量氫氧化鈉溶液得到紅褐色沉淀氫氧化鐵和溶液偏鋁酸鈉溶液，溶液B生成紅褐色沉淀B為氫氧化鐵沉淀；
（3）實驗室進行步驟④是灼燒固體，在坩堝中進行，據此選擇儀器；
（4）樣品質量為ag，所得Fe₂O₃固體稱量得質量為b g，依據鐵元素守恒計算該樣品中鐵元素質量分數；
（5）不銹鋼（主要成分為Fe）樣品中含有鋁、銅、硅等，先加入氫氧化鈉溶液，鋁和硅溶解，鐵和銅不反應，過濾得到濾液為硅酸鈉和偏鋁酸鈉溶液，固體為鐵和銅，加入足量鹽酸溶解過濾得到氯化亞鐵溶液，通入足量氯氣氧化亞鐵離子得到鐵離子，加入足量 NaOH溶液；加熱灼燒得Fe₂O₃固體；

解答 解：不銹鋼（主要成分為Fe）樣品中含有鋁、銅、硅等，加入足量稀鹽酸鐵、鋁溶解為氯化亞鐵和氯化鋁溶液，銅、硅不溶解，過濾得到濾渣A為銅、硅，濾液A中含有的溶質成分為FeCl₂、AlCl₃，通過氯氣把氯化亞鐵氧化為氯化鐵，2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃，得到溶液B中為FeCl₃、AlCl₃，B溶液中加入過量氫氧化鈉溶液反應為：FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl，過濾得到紅褐色氫氧化鐵沉淀和濾液C，濾液C中含有的溶質NaAlO₂、NaCl、NaOH，紅褐色沉淀氫氧化鐵加熱分解得到氧化鐵，
（1）加入足量稀鹽酸鐵、鋁溶解為氯化亞鐵和氯化鋁溶液，銅不溶解，過濾得到濾渣A為銅，濾液A中含有的溶質成分為FeCl₂、AlCl₃；因素溶解后通過操作①分離的溶液和濾渣，操作的名稱是過濾，需要用到的玻璃儀器為：漏斗、玻璃棒、燒杯，
故答案為：硅、銅；漏斗、玻璃棒、燒杯；
（2））濾液A中是FeCl₂、AlCl₃，向濾液A中通入Cl₂所發(fā)生生反應是氯氣氧化亞鐵離子為鐵離子，反應的離子方程式為：2 Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，加入過量氫氧化鈉溶液得到紅褐色沉淀氫氧化鐵和溶液偏鋁酸鈉溶液，溶液B生成紅褐色沉淀B的離子方程式為Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：2 Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）實驗室進行步驟④用到的儀器有坩堝鉗、酒精燈、三腳架、坩堝、泥三角，
故答案為：坩堝、泥三角；
（4）品質量為ag，所得Fe₂O₃固體稱量得質量為b g，依據鐵元素守恒計算該樣品中鐵元素質量分數=$\frac{\frac{bg}{160g/mol}×2×56g/mol}{ag}$×100%=$\frac{7b}{10a}$×100%，
故答案為：$\frac{7b}{10a}$×100%；
（5）不銹鋼（主要成分為Fe）樣品中含有鋁、銅、硅等，先加入氫氧化鈉溶液，鋁和硅溶解，鐵和銅不反應，過濾得到濾液為硅酸鈉和偏鋁酸鈉溶液，固體為鐵和銅，加入足量鹽酸溶解過濾得到氯化亞鐵溶液，通入足量氯氣氧化亞鐵離子得到鐵離子，加入足量 NaOH溶液；加熱灼燒得Fe₂O₃固體，
故答案為：加入足量鹽酸，通足量氯氣；

點評 本題考查了物質成分的實驗測定和實驗探究方法，流程分析判斷溶液和沉淀的成分分析判斷是解題關鍵，題目難度中等．