Question

(16分)某工廠的廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe和Al，此外還含有少量Al2O3和Fe2O3，為探索工業(yè)廢料的再利用，某化學(xué)興趣小組設(shè)計了如下實驗流程，用該工廠的合金廢料制取氯化鋁、綠礬晶體(FeSO4·7H2O)和膽礬晶體。

請回答：

（1）寫出步驟Ⅰ反應(yīng)的離子方程式： ； 。

（2）試劑X是 。由溶液D是 。

（3）在步驟Ⅱ時，用如圖裝置制取CO2并通入溶液A中。

一段時間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀會逐漸減少。為了避免固體C減少，可采取的改進(jìn)措施是 。

（4）溶液E中加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，表明濾液中不存在Fe3+，用離子方程式解釋其可能的原因 。

（5）用固體F繼續(xù)加入熱的稀H2SO4，同時不斷鼓入空氣，固體溶解得CuSO4溶液；寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式 ，

（6）工業(yè)上常用溶液E經(jīng)進(jìn)一步處理可制得凈水劑Na2FeO4，流程如下：

①測得溶液E中c(Fe2+) 為0.2 mol·L-1，若要處理1 m3溶液E，理論上需要消耗25 % 的H2O2溶液___kg。

②寫出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的離子方程式____ _______。

Answer 1

（1）2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑ Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；

（2）稀硫酸（1分）；NaHCO3（1分）

（3）a,b間加一個盛有飽和NaHCO3的洗氣瓶，除去HCl. ；（4）2Fe3++Fe=3Fe2+

（5）2Cu+O2+ 2H2SO42CuSO4+2H2O

（6）①13.6kg； ② 2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH＝2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。

【解析】

試題分析：（1）在廢金屬屑中含有Cu、Fe、Al、Al2O3、Fe2O3，當(dāng)加入過量NaOH溶液時，只有Al、Al2O3可以發(fā)生反應(yīng)，所以步驟Ⅰ反應(yīng)的離子方程式是2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑ ； Al2O3+ 2OH-= 2AlO2-+H2O；（2）把混合物過濾，得到的固體B中含有Cu、Fe、Fe2O3，向其中加入過量的稀硫酸，發(fā)生反應(yīng)：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O；Fe2(SO4)3+Fe= 3FeSO4；Fe2(SO4)3+Cu= 2FeSO4+ CuSO4 ; Fe+ H2SO4=FeSO4+H2↑;試劑X是H2SO4；過濾得到濾液E含有FeSO4、CuSO4；固體F中含有Cu，用熱的濃硫酸溶解得到CuSO4溶液，也可以用固體F繼續(xù)加入熱的稀H2SO4，同時不斷鼓入空氣，固體溶解得CuSO4溶液；（3）溶液A中含有NaOH、NaAlO2；向其中通入過量的CO2，發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生Al(OH)3沉淀和可溶性物質(zhì)NaHCO3，溶液D是NaHCO3，固體C是Al(OH)3沉淀，用鹽酸溶解得到AlCl3；然后在HCl的氣氛中加熱蒸發(fā)得到無水AlCl3；（3）在步驟Ⅱ時，用如圖裝置制取CO2并通入溶液A中。一段時間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀會逐漸減少，這是由于濃鹽酸有揮發(fā)性，在制取的CO2氣體中含有雜質(zhì)HCl。為了避免固體C減少，可采取的改進(jìn)措施是a,b間加一個盛有飽和NaHCO3的洗氣瓶，除去HCl；（4）溶液E中加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，表明濾液中不存在Fe3+，是因為Fe3+有氧化性，發(fā)生了反應(yīng)2Fe3++Fe=3Fe2+，變?yōu)镕e2+，（5）用固體F繼續(xù)加入熱的稀H2SO4，同時不斷鼓入空氣，固體溶解得CuSO4溶液；反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Cu+O2+ 2H2SO4 2CuSO4+2H2O；（6）①Fe2+與H2O2反應(yīng)的方程式是：2Fe2++H2O2+2H+= 2Fe3++2H2O，由于n(Fe2+)=0.2 mol/L×1×103 L=200mol,則根據(jù)方程式可知需要H2O2的物質(zhì)的量是100mol,所以理論上需要消耗的H2O2溶液(100mol×34g/mol)÷25 %=13600g=13.6Kg；②根據(jù)圖示可知由Fe(OH)3制取Na2FeO4的離子方程式是2Fe(OH)3+ 3NaClO+ 4NaOH＝2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。

考點：考查反應(yīng)試劑的選擇、物質(zhì)成分的確定、實驗操作方法、化學(xué)方程式和離子方程式的書寫及有關(guān)化學(xué)方程式的計算的知識。