Question

15．為探索工業(yè)含鋁、鐵、銅合金廢料的再利用，甲同學(xué)設(shè)計的實驗方案如下：

請回答：
（1）綠礬的化學(xué)式為FeSO₄•7H₂O．
（2）寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，反應(yīng)②生成沉淀的離子反應(yīng)方程式AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）為了檢測濾液D中含有的金屬離子，可設(shè)計實驗方案為（試劑自選）：用試管取少量濾液D，向濾液中滴加鐵氰化鉀，有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，液則中存在Fe²⁺，或向濾液中滴加KSCN（或NaSCN、或NH₄SCN）]
溶液無明顯現(xiàn)象，再滴入氯水（或雙氧水，或通入Cl₂）若變成血紅色，則溶液則中存在Fe²⁺．
（4）在濾渣B中滴加稀硫酸時，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率比一般的鐵粉反應(yīng)要快，其原因是銅、鐵與稀硫酸形成了原電池．
（5）若考慮綠色化學(xué)工藝，在濾渣E中加入稀硫酸和試劑Y制膽礬晶體，試劑Y為無色液體，則反應(yīng)④的總化學(xué)方程式為Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；若不考慮綠色化學(xué)工藝，所選試劑Y為1mol/L的硝酸，欲使3molCu全部溶解且溶液中含銅元素的溶質(zhì)僅為CuSO₄，則需該硝酸的體積2L．

Answer 1

分析 合金加入足量的燒堿溶液后，金屬鋁溶解，濾渣為鐵、銅；濾液A中通入二氧化碳?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)，且會形成鐵銅原電池，濾渣E溶解于稀硝酸，蒸發(fā)結(jié)晶得到綠礬，據(jù)此分析．
（1）綠礬為七水合硫酸亞鐵，據(jù)此寫化學(xué)式；
（2）金屬鋁可以和強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和氫氣；偏鋁酸鹽可以和二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀；
（3）濾液D中含有的金屬離子是亞鐵離子，根據(jù)亞鐵離子的檢驗方法來回答；
（4）在濾渣B中滴加稀硫酸時，溶液中銅、鐵與稀硫酸形成了原電池；
（5）雙氧水是一種綠色氧化劑，可以實現(xiàn)金屬銅和硫酸之間的反應(yīng)，由銅和硝酸、硫酸反應(yīng)化學(xué)方程式求算．

解答 解：合金加入足量的燒堿溶液后，金屬鋁溶解，濾渣為鐵、銅；濾液A中通入二氧化碳?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)，且會形成鐵銅原電池，濾渣E溶解于稀硝酸，蒸發(fā)結(jié)晶得到綠礬．
（1）綠礬為七水合硫酸亞鐵，化學(xué)式為FeSO₄•7H₂O，故答案為：FeSO₄•7H₂O；
（2）金屬鋁可以和強(qiáng)堿氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，即2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀，即AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）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，故亞鐵離子的檢驗方法：用試管取少量濾液D，向濾液中滴加鐵氰化鉀，有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，液則中存在Fe²⁺，或向濾液中滴加KSCN（或NaSCN、或NH₄SCN）]溶液無明顯現(xiàn)象，再滴入氯水（或雙氧水，或通入Cl₂）若變成血紅色，則溶液則中存在Fe²⁺，
故答案為：用試管取少量濾液D，向濾液中滴加鐵氰化鉀，有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，液則中存在Fe²⁺，或向濾液中滴加KSCN（或NaSCN、或NH₄SCN）]溶液無明顯現(xiàn)象，再滴入氯水（或雙氧水，或通入Cl₂）若變成血紅色，則溶液則中存在Fe²⁺；
（4）在濾渣B中滴加稀硫酸時，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，
故答案為：銅、鐵與稀硫酸形成了原電池；
（5）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=CuSO₄+2H₂O，銅和硝酸、硫酸反應(yīng)化學(xué)方程式：3Cu+2HNO₃+3H₂SO=3CuSO₄++2NO↑+4H₂O，3mol Cu全部溶解消耗硝酸2mol，則該硝酸的體積=$\frac{2mol}{1mol/L}$=2L，
故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；2．

點評 本題為生產(chǎn)流程題，涉及金屬的回收、環(huán)境保護(hù)、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的分離提純和除雜等問題，題目較為綜合，做題時注意仔細(xì)審題，從題目中獲取關(guān)鍵信息．本題難度中等．