Question

【題目】為探索工業(yè)含鋁、鐵、銅合金廢料的再利用，甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下：

回答下列問題：

（1）操作①的名稱為__________，沉淀C的化學(xué)式為______________。

（2）在濾渣B中滴加稀硫酸時(shí)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率比同濃度硫酸與純鐵粉反應(yīng)要快，原因是_______________________。

（3）在濾渣B中滴加的硫酸可用SO2制取，可按以下三步進(jìn)行：

已知25℃、101kPa時(shí)：

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H1=-197kJ/mol

H2O(g)=H2O(l) △H2=-44kJ/mol

2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l) △H3=-545kJ/mol

則SO3(g)與H2O(l)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_________________。

（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，檢測(cè)濾液D中含有的金屬離子（試劑自選）________________________。

（5）常溫下，乙同學(xué)將綠礬配成約0.1molL-1FeSO4溶液，測(cè)得溶液的pH=3，請(qǐng)用離子方程式解釋其原因_______，該溶液中c（SO42-）-c（Fe2+）=______molL-1（填近似數(shù)值）。

（6）在濾渣E中加入稀硫酸和試劑Y制膽礬晶體是一種綠色化學(xué)工藝，試劑Y為無(wú)色液體，則反應(yīng)④的總反應(yīng)化學(xué)方程式為______________。

Answer 1

【答案】 過濾 Al(OH)3 形成鐵銅原電池，加快了反應(yīng)速率 SO3(g) + H2O(l) = H2SO4(l) △H =-130kJ/mol 取少量濾液D加入NaOH溶液，產(chǎn)生白色沉淀，沉淀迅速變成灰綠色最后變成紅褐色，證明D中有Fe2+或取少量濾液D加入硫氰化鉀溶液，無(wú)現(xiàn)象，再加入氯水,顯血紅色,則證明D中有Fe2+。（其它合理答案也得分） Fe2+ + 2H2O Fe(OH)2+ 2H+ 5×10-4 Cu + H2O2+ H2SO4+ 3H2O == CuSO4·5H2O或Cu+H2O2+ H2SO4== CuSO4+ 2H2O

【解析】合金加入足量的燒堿溶液后，金屬鋁溶解，過濾得濾渣為鐵、銅；濾液A中含偏鋁酸鈉，通入二氧化碳?xì)怏w，得到氫氧化鋁沉淀；濾渣B加入稀硫酸，鐵與稀硫酸反應(yīng)，得到濾液D為硫酸亞鐵溶液，蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶得到綠礬，濾渣E主要為銅，銅中加和稀硫酸再加氧化劑Y如雙氧水等，得硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶得到膽礬；

(1)依據(jù)題給信息得出操作①后得到的是濾液和濾渣，故此分離操作為過濾；沉淀C的化學(xué)式為 Al(OH)3 ；

(2)在濾渣B中滴加稀硫酸時(shí)，溶液中銅、鐵與稀硫酸形成了許多微小的原電池，構(gòu)成了電化學(xué)腐蝕，加快了反應(yīng)速率；

(3)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H1=-197kJ/mol①
H2O(g)H2O(l)△H2=-44kJ/mol②
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)═2H2SO4(l)△H3=-545kJ/mol③
依據(jù)蓋斯定律③-①-2×②得到：2SO3(g)+2H2O(l)=2H2SO4(l)△H=-260KJ/mol；即反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-130KJ/mol；

(4)亞鐵離子可以和強(qiáng)堿反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀，迅速被氧化為氫氧化鐵，故亞鐵離子的檢驗(yàn)方法：取少量濾液D加入NaOH溶液，產(chǎn)生白色沉淀，沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色；

(5)FeSO4溶液中，亞鐵離子水解使溶液呈酸性，反應(yīng)的離子方程式為Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+，根據(jù)電荷守恒有2c(SO42-)-2c(Fe2+)=c(H+)-c(OH-)=1×10-3，所以(SO42-)-c(Fe2+)=5×10-4；

(6)雙氧水是一種綠色氧化劑，在雙氧水的作用下，金屬銅可以和硫酸發(fā)生反應(yīng)：Cu+H2O2+H2SO4+3H2O=CuSO45H2O。