Question

铁及其化合物应用广泛．
（1）三氯化铁是一种水处理剂，工业制备无水三氯化铁固体的部分流程如图：

①检验副产品中含有X时，选用的试剂是

 

（填下列各项中序号）．
a．NaOH溶液    b．KSCN溶液    c．酸性KMnO₄溶液  d、铁粉
②在吸收塔中，生成副产品FeCl₃的离子方程式为

 

．
（2）高铁酸钾（K₂FeO₄）也是一种优良的水处理剂，工业上，可用铁作阳极，电解KOH溶液制备高铁酸钾．电解过程中，阳极的电极反应式为

 

；电解一段时间后，若阳极质量减少28g，则在此过程中，阴极析出的气体在标准状况下的体积为

 

L．
（3）硫化亚铁常用于工业废水的处理．
①你认为，能否用硫化亚铁处理含Cd²⁺的工业废水？

 

（填“能”或“否”）．请根据沉淀溶解平衡的原理解释你的观点（用必要的文字和离子方程式说明）：

 

．
（已知：25℃时，溶度积常数Ksp（FeS）=6.3×10^-18、Ksp（CdS）=3.6×10^-29）
②工业上处理含Cd²⁺废水还可以采用加碳酸钠的方法，反应如下：2Cd²⁺+2CO₃^2-+H₂O═Cd₂（OH）₂CO₃↓+A．则A的化学式为

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：铁屑和氯气在反应炉中反应生成氯化铁冷却得到无水氯化铁固体，尾气氯气需要用氯化亚铁溶液吸收得到氯化铁溶液；
（1）①推断可知X为FeCl₂，检验亚铁离子的存在可以选择高锰酸钾溶液；
②吸收塔中，生成副产品FeCl₃的反应是氯气和氯化亚铁的反应生成氯化铁；
（2）铁作阳极，电解KOH溶液制备高铁酸钾．电解过程中，阳极的电极反应是铁失电子生成高铁酸根离子，结合碱溶液中氢氧根离子电荷配平写出；依据电极反应电子守恒计算阴极生成的气体为氢气的体积；
（3）①依据溶度积常数分析判断CdS更难溶，可以实现沉淀转化；
②依据原子守恒写出A的化学式．

解答： 解：（1））①推断可知X为FeCl₂，检验副产品中含有X时，检验亚铁离子的存在可以选择高锰酸钾溶液，滴入高锰酸钾溶液褪色证明X为氯化亚铁；
a、氢氧化钠溶液和铁离子、亚铁离子都反应生成沉淀不能检验亚铁离子存在，故a不符合；
b、KSCN溶液 是检验铁离子的存在，故b不符合；
c、高锰酸钾溶液和亚铁离子反应而褪色，可以检验亚铁离子的存在，故c符合；
d、铁和铁离子反应生成亚铁离子，不能检验亚铁离子的存在，故d不符合；
故答案为：c；
②吸收塔中，生成副产品FeCl₃的反应是氯气和氯化亚铁的反应生成氯化铁，反应的离子方程式为2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，
故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（2）用铁作阳极，电解KOH溶液制备高铁酸钾．电解过程中，阳极的电极反应是铁失电子生成高铁酸根离子，结合碱溶液中氢氧根离子电荷配平得到电解反应为Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；电解一段时间后，若阳极质量减少28g，为铁，物质的量=

28g

56g/mol

=0.5mol，则在此过程中，阴极电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，依据电子守恒Fe～6e-～3H₂，阴极析出的气体在标准状况下的体积=3×0.5mol×22.4L/mol=33.6L，
故答案为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；33.6L；
（3）①溶度积常数Ksp（FeS）=6.3×10^-18、Ksp（CdS）=3.6×10^-29，溶度积常数分析判断CdS更难溶，可以实现沉淀转化，Cd²⁺（aq）+FeS（s）=Fe²⁺（aq）+CdS（s），所以能用硫化亚铁处理含Cd²⁺的工业废水；
故答案为：能；CdS比 FeS更难溶，可以发生沉淀转化Cd²⁺（aq）+FeS（s）=Fe²⁺（aq）+CdS（s）；
②2Cd²⁺+2CO₃^2-+H₂O═Cd₂（OH）₂CO₃↓+A，根据原子守恒可知A的化学式为CO₂，故答案为：CO₂．

点评：本题考查了物质制备实验过程分析判断，电解原理、电解反应、沉淀溶解平衡的分析应用，掌握分析方法和基础知识是解题关键，题目难度中等．