Question

某不銹鋼（主要成分為Fe）樣品中含有鋁、銅等（其它成分忽略），為了測定該合金中鐵的含量，有人設計如圖1工藝流程：

（1）濾液C中溶質含有

 

（寫化學式）；
（2）如何驗證濾液A中含F(xiàn)e²⁺，而不含F(xiàn)e³⁺：

 

．
（3）現(xiàn)有溶液B100mL，逐滴加入NaOH溶液，生成沉淀的物質的量隨加入的NaOH的物質的量的關系如圖．
①a點對應的沉淀為

 

（填化學式）．
②計算原混合液中FeCl₃和AlCl₃的物質的量濃度為多少？（要求寫出計算過程）

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗設計題

分析：向樣品中加入足量稀鹽酸，Al、Fe和稀鹽酸反應生成AlCl₃、FeCl₂，Cu不溶于稀鹽酸，所以得到的濾渣A為Cu，濾液A中含有HCl、AlCl₃、FeCl₂，向濾液中通入足量Cl₂，發(fā)生反應Cl₂+2FeCl₂=2FeCl₃，得到的溶液B中溶質為AlCl₃、FeCl₃，向溶液B中加入過量NaOH溶液，發(fā)生反應AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，濾液C中溶質為NaCl、NaOH、NaAlO₂，紅褐色沉淀B為Fe（OH）₃，將紅褐色沉淀灼燒得到Fe₂O₃，結合題目分析解答．

解答： 解：向樣品中加入足量稀鹽酸，Al、Fe和稀鹽酸反應生成AlCl₃、FeCl₂，Cu不溶于稀鹽酸，所以得到的濾渣A為Cu，濾液A中含有HCl、AlCl₃、FeCl₂，向濾液中通入足量Cl₂，發(fā)生反應Cl₂+2FeCl₂=2FeCl₃，得到的溶液B中溶質為AlCl₃、FeCl₃，向溶液B中加入過量NaOH溶液，發(fā)生反應 AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，濾液C中溶質為NaCl、NaOH、NaAlO₂，紅褐色沉淀B為Fe（OH）₃，將紅褐色沉淀灼燒得到Fe₂O₃，
（1）通過以上分析知，濾液C中溶質含有NaCl、NaOH、NaAlO₂，故答案為：NaCl、NaOH、NaAlO₂；
（2）Fe³⁺用KSCN溶液檢驗，F(xiàn)e²⁺能被氯水氧化生成Fe³⁺，其檢驗方法是：取少量濾液A于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液不變色，再加氯水，溶液變?yōu)檠�紅色，就證明濾液A中含F(xiàn)e²⁺，而不含F(xiàn)e³⁺，
故答案為：取少量濾液A于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液不變色，再加氯水，溶液變?yōu)檠�紅色；
（3）①溶液B中溶質為AlCl₃、FeCl₃，向溶液B中逐滴加入NaOH溶液，發(fā)生反應AlCl₃+3NaOH=Al（OH）₃↓+3NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，所以a點對應的沉淀為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
②0-3mol時發(fā)生的反應為，AlCl₃+3NaOH=Al（OH）₃↓+3NaCl、FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，
3-3.6mol時發(fā)生的反應為Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
根據Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O結合Al原子守恒得n（AlCl₃）=n[Al（OH）₃]=n（NaOH）=（3.6-3）mol=0.6mol，
0-3mol時發(fā)生AlCl₃+3NaOH=Al（OH）₃↓+3NaCl需要n（NaOH）=3n（AlCl₃）=1.8mol、剩余1.2molNaOH發(fā)生反應FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl，則n（FeCl₃）=

1

3

n（NaOH）=0.4mol，
則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的物質的量濃度分別為4mol/L、6mol/L．

點評：本題考查混合物的分離和提純，側重考查分析計算能力，明確流程圖中發(fā)生的反應及操作方法是解本題關鍵，知道各物質的成分，題目難度不大．