Question

【題目】某工廠的廢金屬屑的主要成分為Cu、Fe和Al,此外還含有少量Al2O3和Fe2O3,該廠用上述廢金屬屑制取新型高效水處理劑Na2FeO4(高鐵酸鈉)等產(chǎn)品，過(guò)程如下:

I.向廢金屬屑中加入過(guò)量的NaOH溶液，充分反應(yīng)后過(guò)濾；

Ⅱ.向I所得固體中加入過(guò)量稀H2SO4，充分反應(yīng)后過(guò)濾；

Ⅲ.向Ⅱ所得固體中繼續(xù)加入熱的稀H2SO4,同時(shí)不斷鼓入空氣，固體溶解得CuSO4溶液；

Ⅳ.……

(1)步驟I 中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________、___________ 。

(2)步驟Ⅱ所得的濾液中加入KSCN溶液無(wú)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: ___________ 。

(3)步驟Ⅲ獲得CuSO4 溶液的離子方程式為___________ 。

(4)步驟II 所得濾液經(jīng)進(jìn)一步處理可制得Na2FeO4,流程如下:

①測(cè)得濾液中c(Fe2+)為a mol/L,若要處理1m3濾液，理論上需要消耗25%的H2O2溶液___________kg(用含a 的代數(shù)式表示)。

②寫(xiě)出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的化學(xué)方程式: ___________ 。

Answer 1

【答案】 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O Fe+2Fe3+=3Fe2+ (2Fe3++Cu=2Fe2++CuFe+Fe2O3+6H+=3Fe2++3H2O) 2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O 68a 2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O

【解析】（1）廢金屬屑中能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的物質(zhì)是金屬鋁和兩性氧化物氧化鋁，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑、Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；（2）I所得固體中含有鐵、銅和氧化鐵，加入過(guò)量稀H2SO4后鐵、氧化鐵被溶解分別生成硫酸亞鐵和硫酸鐵。由于鐵離子具有氧化性，能氧化單質(zhì)銅生成銅離子和亞銅離子，所以加入KSCN溶液后不顯紅色，反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+或（(2Fe3++Cu=2Fe2++Cu、Fe+Fe2O3+6H+=3Fe2++3H2O)）；（3）銅與稀硫酸不反應(yīng)，但在加熱的條件下能被空氣中的氧氣氧化生成氧化銅，氧化銅可以溶解在稀硫酸中生成硫酸銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O；

（4）①濾液中亞鐵離子的物質(zhì)的量是1000amol，生成氫氧化鐵失去1000amol電子。雙氧水在反應(yīng)中氧元素的化合價(jià)從－1價(jià)降低到－2價(jià)，得到1個(gè)電子，因此1mol雙氧水在反應(yīng)中得到2mol電子。設(shè)需要雙氧水溶液的質(zhì)量是m，則根據(jù)電子得失守恒可知， ×2＝1000amol，解得m＝68000ag＝68akg；②鐵元素的化合價(jià)從＋3價(jià)升高到＋6價(jià)失去3個(gè)電子，次氯酸鈉中氯元素的化合價(jià)從＋1價(jià)降低到－1 價(jià)，得到2個(gè)電子。因此根據(jù)電子得失守恒可知還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比＝2:3。根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)中還有水生成，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。