Question

某不锈钢（主要成分为Fe）样品中含有铝、铜、硅等（其它成分忽略），为了测定该合金中铁的含量，有人设计如下工艺流程：

（1）取样品a g，称取时使用的主要仪器名称为

 

．
（2）滤液A中溶质主要含有

 

，

 

（写化学式）；操作①的名称

 

，其使用的玻璃仪器有

 

．
（3）写出由溶液B生成红褐色沉淀B的离子方程式

 

．
（4）对所得Fe₂O₃固体称量得质量为b g，计算该样品中铁元素的质量百分数的表达式为（用含a、b的式子表示）

 

．
（5）滤液A中通入过量的氯气，请写出氯气的作用

 

，如何验证滤液A中含Fe²⁺，而不含Fe³⁺

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：不锈钢（主要成分为Fe）样品中含有铝、铜等，加入足量稀盐酸铁、铝溶解为氯化亚铁和氯化铜溶液，铜不溶解，过滤得到滤渣A为铜，滤液A中含有的溶质成分为FeCl₂、AlCl₃，通过氯气把氯化亚铁氧化为氯化铁得到溶液B中为FeCl₃、AlCl₃，B溶液中加入过量氢氧化钠溶液过滤，得到红褐色氢氧化铁沉淀和滤液C，滤液C中含有的溶质NaAlO₂、NaCl、NaOH，红褐色沉淀氢氧化铁加热分解得到氧化铁．
（1）取样品a g，称取时使用的主要仪器名称为托盘天平；
（2）加入足量稀盐酸铁、铝溶解为氯化亚铁和氯化铝溶液，铜不溶解，过滤得到滤渣A为铜，滤液A中含有的溶质成分为FeCl₂、AlCl₃；因素溶解后通过操作①分离的溶液和滤渣，操作的名称是过滤，依据操作选择仪器；
（3）滤液A中是FeCl₂、AlCl₃，加入过量氢氧化钠溶液得到红褐色沉淀氢氧化铁和溶液偏铝酸钠溶液，溶液B生成红褐色沉淀B为氢氧化铁沉淀；
（4）样品质量为ag，所得Fe₂O₃固体称量得质量为b g，依据铁元素守恒计算该样品中铁元素质量分数；
（5）滤液A中含有的溶质成分为FeCl₂、AlCl₃，验证滤液A中含Fe²⁺，而不含Fe³⁺，利用铁离子和亚铁离子的检验方法设计实验步骤分析．

解答： 解：不锈钢（主要成分为Fe）样品中含有铝、铜等，加入足量稀盐酸铁、铝溶解为氯化亚铁和氯化铝溶液，铜不溶解，过滤得到滤渣A为铜，滤液A中含有的溶质成分为FeCl₂、AlCl₃，通过氯气把氯化亚铁氧化为氯化铁，2FeCl₂+Cl₂=2FeCl₃，得到溶液B中为FeCl₃、AlCl₃，B溶液中加入过量氢氧化钠溶液反应为：FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl，过滤得到红褐色氢氧化铁沉淀和滤液C，滤液C中含有的溶质NaAlO₂、NaCl、NaOH，红褐色沉淀氢氧化铁加热分解得到氧化铁；
（1）取样品a g，称取时使用的主要仪器名称为托盘天平，故答案为：托盘天平；
（2）加入足量稀盐酸铁、铝溶解为氯化亚铁和氯化铝溶液，铜不溶解，过滤得到滤渣A为铜，滤液A中含有的溶质成分为FeCl₂、AlCl₃；因素溶解后通过操作①分离的溶液和滤渣，操作的名称是过滤，需要用到的玻璃仪器为：漏斗、玻璃棒、烧杯，
故答案为：FeCl₂；AlCl₃；过滤；漏斗、玻璃棒、烧杯；
（3）滤液A中是FeCl₂、AlCl₃，加入过量氢氧化钠溶液得到红褐色沉淀氢氧化铁和溶液偏铝酸钠溶液，溶液B生成红褐色沉淀B的离子方程式为Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，故答案为：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓；
（4）样品质量为ag，所得Fe₂O₃固体称量得质量为b g，依据铁元素守恒计算该样品中铁元素质量分数=

bg 160g/mol ×2×56g/mol

ag

×100%=

7b

10a

×100%，
故答案为：

7b

10a

×100%；
（5）滤液A中含有的溶质成分为FeCl₂、AlCl₃，验证滤液A中含Fe²⁺，而不含Fe³⁺，利用铁离子和亚铁离子的检验方法设计实验步骤分析，实验步骤为：取少量滤液A于试管中，滴几滴KSCN溶液，溶液不变色，再加氯水（或通氯气），氧化亚铁了为铁离子，溶液变为血红色，证明溶液中含有亚铁离子，
故答案为：氧化亚铁离子为铁离子；取少量滤液A于试管中，滴几滴KSCN溶液，溶液不变色，再加氯水（或通氯气），溶液变为血红色，滤液A中含Fe²⁺，而不含Fe³⁺．

点评：本题考查了物质成分的实验测定和实验探究方法，流程分析判断溶液和沉淀的成分分析判断是解题关键，题目难度中等．