Question

某不锈钢（主要成分为Fe）样品中含有铝、铜等（其它成分忽略），为了测定该合金中铁的含量，有人设计如图1工艺流程：

（1）滤液C中溶质含有

 

（写化学式）；
（2）如何验证滤液A中含Fe²⁺，而不含Fe³⁺：

 

．
（3）现有溶液B100mL，逐滴加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入的NaOH的物质的量的关系如图．
①a点对应的沉淀为

 

（填化学式）．
②计算原混合液中FeCl₃和AlCl₃的物质的量浓度为多少？（要求写出计算过程）

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验设计题

分析：向样品中加入足量稀盐酸，Al、Fe和稀盐酸反应生成AlCl₃、FeCl₂，Cu不溶于稀盐酸，所以得到的滤渣A为Cu，滤液A中含有HCl、AlCl₃、FeCl₂，向滤液中通入足量Cl₂，发生反应Cl₂+2FeCl₂=2FeCl₃，得到的溶液B中溶质为AlCl₃、FeCl₃，向溶液B中加入过量NaOH溶液，发生反应AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，滤液C中溶质为NaCl、NaOH、NaAlO₂，红褐色沉淀B为Fe（OH）₃，将红褐色沉淀灼烧得到Fe₂O₃，结合题目分析解答．

解答： 解：向样品中加入足量稀盐酸，Al、Fe和稀盐酸反应生成AlCl₃、FeCl₂，Cu不溶于稀盐酸，所以得到的滤渣A为Cu，滤液A中含有HCl、AlCl₃、FeCl₂，向滤液中通入足量Cl₂，发生反应Cl₂+2FeCl₂=2FeCl₃，得到的溶液B中溶质为AlCl₃、FeCl₃，向溶液B中加入过量NaOH溶液，发生反应 AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，滤液C中溶质为NaCl、NaOH、NaAlO₂，红褐色沉淀B为Fe（OH）₃，将红褐色沉淀灼烧得到Fe₂O₃，
（1）通过以上分析知，滤液C中溶质含有NaCl、NaOH、NaAlO₂，故答案为：NaCl、NaOH、NaAlO₂；
（2）Fe³⁺用KSCN溶液检验，Fe²⁺能被氯水氧化生成Fe³⁺，其检验方法是：取少量滤液A于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液不变色，再加氯水，溶液变为血红色，就证明滤液A中含Fe²⁺，而不含Fe³⁺，
故答案为：取少量滤液A于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液不变色，再加氯水，溶液变为血红色；
（3）①溶液B中溶质为AlCl₃、FeCl₃，向溶液B中逐滴加入NaOH溶液，发生反应AlCl₃+3NaOH=Al（OH）₃↓+3NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，所以a点对应的沉淀为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
②0-3mol时发生的反应为，AlCl₃+3NaOH=Al（OH）₃↓+3NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，
3-3.6mol时发生的反应为Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
根据Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O结合Al原子守恒得n（AlCl₃）=n[Al（OH）₃]=n（NaOH）=（3.6-3）mol=0.6mol，
0-3mol时发生AlCl₃+3NaOH=Al（OH）₃↓+3NaCl需要n（NaOH）=3n（AlCl₃）=1.8mol、剩余1.2molNaOH发生反应FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，则n（FeCl₃）=

1

3

n（NaOH）=0.4mol，
则C（AlCl₃）=

0.6mol

0.1L

=6mol/L，n（FeCl₃）=

0.4mol

0.1L

=4mol/L，
答：原混合液中FeCl₃和AlCl₃的物质的量浓度分别为4mol/L、6mol/L．

点评：本题考查混合物的分离和提纯，侧重考查分析计算能力，明确流程图中发生的反应及操作方法是解本题关键，知道各物质的成分，题目难度不大．