Question

6．某鐵礦石（只含金屬氧化物和SiO₂）溶于過量鹽酸后，過濾所得濾液可用來制氧化鐵涂料．
（1）向上述濾液中可加入C來證明含有Fe²⁺；
A．酸性KMnO₄溶液   B．NaOH溶液   C．溴水    D．KSCN溶液+氯水
（2）若某鐵礦石的質量為3.31g，溶于適量鹽酸后，然后加過量堿溶液，生成沉淀，再灼燒沉淀，得2.40g Fe₂O₃，已知該鐵礦石中鐵的氧化物的質量分數為70%，試計算：
①該鐵礦石中鐵的質量分數為50.8%；
②該鐵礦石中鐵的氧化物的化學式Fe₃O₄；
（3）若濾液為1L AlCl₃和FeCl₃混合溶液，向其中加入含a mol NaOH溶液時，產生的沉淀量可達最大值，繼續(xù)加入NaOH溶液，沉淀開始溶解，當前后加入的NaOH總量達到b mol時，沉淀不再減少，則原溶液中Fe³⁺的物質的量濃度為$\frac{4a-3b}{3}$mol/L．

Answer 1

分析 （1）亞鐵離子能使溴水褪色；
（2）①沉淀灼燒最后得到的固體為Fe₂O₃，2.40g Fe₂O₃中Fe元素的質量等于樣品中鐵元素的質量，利用Fe元素守恒計算鐵礦石中鐵的質量分數；
②鐵礦石中鐵的氧化物的質量分數為70%，3.31g某鐵礦石樣品，其氧化物的質量為3.31g×70%=2.317g，根據質量守恒，計算氧元素的質量，據此求出鐵和氧的原子個數比，求算該鐵礦石中鐵的氧化物的化學式．
（3）沉淀量由最大到不再減少變化的量是Al（OH）₃，結合方程式利用氫氧化鈉的物質的量求出Al（OH）₃的物質的量，根據Al（OH）₃的物質的量求出生成Al（OH）₃所用NaOH的物質的量，產生的沉淀量達最大值時使用的氫氧化鈉的物質的量減去生成Al（OH）₃所用NaOH的物質的量，就是生成Fe（OH）₃時使用的氫氧化鈉的物質的量，再根據方程式求出FeCl₃的物質的量，根據物質的量濃度濃度公式求出濃度即可．

解答 解：（1）鐵的氧化物溶于鹽酸形成的溶液中含有鐵離子和亞鐵離子，亞鐵離子能是溴水褪色，可以用溴水檢驗，由于溶液中含有鐵離子所以不能用NaOH檢驗，也不能用KSCN溶液和氯水檢驗，高錳酸鉀能與鹽酸生成氯氣也不能檢驗；
故答案為：C；
（2）①沉淀灼燒最后得到的固體為Fe₂O₃，2.40g Fe₂O₃中Fe元素的物質的量n（Fe）=$\frac{2.4g}{160g/mol}$×2=0.03mol，
鐵礦石中鐵的質量分數為：$\frac{0.03mol×56g/mol}{3.31g}$×100%≈50.8%，
故答案為：50.8%；
②鐵礦石中鐵的氧化物的質量分數為70%，3.31g某鐵礦石樣品，其氧化物的質量為3.31g×70%=2.317g，
鐵的氧化物中氧元素的質量為：2.317g-0.03mol×56g/mol=0.637g，
則n（O）=$\frac{0.637g}{16g/mol}$≈0.04mol，n（Fe）：n（O）=0.03：0.04=3：4，故鐵的氧化物的化學式為Fe₃O₄，
故答案為：Fe₃O₄；
（3）開始產生沉淀至沉淀量達最大值發(fā)生反應：
FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl
AlCl₃+3NaOH=Al（OH）₃↓+3NaCl
繼續(xù)加入NaOH溶液，沉淀開始溶解至沉淀完全不再減少發(fā)生反應：
Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O
沉淀開始溶解至沉淀完全不再減少，使用NaOH的物質的量為（b-a）mol，Al（OH）₃與NaOH發(fā)生反應的物質的量之比是1：1，
所以，Al（OH）₃的物質的量是（b-a）mol；
根據方程式：AlCl₃+3NaOH=Al（OH）₃↓+3NaCl，當有（b-a）molAl（OH）₃生成時，需要NaOH的物質的量是Al（OH）₃的3倍，
所以需要NaOH的物質的量是3（b-a）molAl；
與氯化鐵反應的NaOH的物質的量為amol-3（b-a）mol=（4a-3b）mol，
根據反應方程式：FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl知，生成Fe（OH）₃所用NaOH物質的量是FeCl₃的3倍，所以FeCl₃的物質的量是$\frac{4a-3b}{3}$mol，
因為溶液的體積是1L，所以FeCl₃的物質的量濃度是：$\frac{4a-3b}{3}$mol/L，
故答案為：$\frac{4a-3b}{3}$mol/L．

點評 本題考查了離子檢驗、有關化學方程式的計算，題目難度中等，注意根據相關反應的離子方程式計算該題，答題時注意體會做題思路．