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.

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.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

5.某研究性學(xué)習(xí)小組為了研究Cu與濃H2SO4的反應(yīng),設(shè)計如下實驗探究方案(裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出)

實驗選用細(xì)銅絲、98.3%H2SO4、品紅溶液、澄清石灰水、CC14、NaOH溶液等藥品,銅絲被卷成螺旋狀,一端沒入濃H2SO4中,另一端露置在液面上方.
以下是該學(xué)習(xí)小組部分交流記錄及后續(xù)探究實驗的記錄.
材料一:小組交流滴錄
學(xué)生1:加熱前,無現(xiàn)象發(fā)生;加熱后,液面下銅絲變黑,產(chǎn)生氣泡,有細(xì)小黑色顆粒狀物質(zhì)從銅絲表面進(jìn)入濃硫酸中,黑色物質(zhì)是什么?值得探究!
學(xué)生2:我也觀察到黑色顆粒狀物質(zhì),后來逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛野咨腆w,我想該灰白色固體極有可能是未溶于濃硫酸的CuSO4
學(xué)生3:你們是否注意到液面以上的銅絲也發(fā)黑,而且試管上部內(nèi)壁有少量淡黃色S固體凝聚,會不會液面以上的銅絲與硫發(fā)生了反應(yīng),我查資料發(fā)現(xiàn):2Cu+S=Cu2S(黑色).
材料二:探究實驗剪輯
實驗1:將光亮的銅絲在酒精燈火焰上灼燒變黑,然后插入稀硫酸中,銅絲重新變得光亮,溶液呈藍(lán)綠色;將光亮的銅絲置入加熱的硫蒸氣中變黑,然后插入稀硫酸中無變化.
實驗2:截取濃硫酸液面上方變黑的銅絲,插入稀硫酸中無變化;將濃硫酸液面下方變黑的銅絲,插入稀硫酸、黑色明顯變淺,溶液呈藍(lán)綠色.
實驗3:將溶液中的黑色顆粒狀物質(zhì),經(jīng)過濾、稀硫酸洗、蒸餾水洗、干燥后放入氧氣流中加熱,然后冷卻,用電子天平稱重發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減少10%左右.
根據(jù)上述材料回答下列問題:
(1)D、E兩支試管中CC14的作用是防止倒吸;
(2)加熱過程中,觀察到A試管中出現(xiàn)大量白色煙霧,起初部分煙霧在試管上部內(nèi)壁析出淡黃色固體物質(zhì),在持續(xù)加熱濃硫酸(沸騰)時,淡黃色固體物質(zhì)又慢慢地消失.寫出淡黃色固體消失的化學(xué)反應(yīng)方程式:S+2H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$3SO2↑+2H2O;
(3)對A試管中的濃H2SO4和銅絲進(jìn)行加熱,很快發(fā)現(xiàn)C試管中品紅溶液褪色,但始終未見D試管中澄清石灰水出現(xiàn)渾濁或沉淀.學(xué)生1猜想是由于SO2溶解度較大,生成了Ca(HSO32的緣故.請你設(shè)計實驗驗證學(xué)生1的猜想取樣后,向其中加氫氧化鈉溶液,觀察是否有沉淀生成;
(4)根據(jù)上述研究,結(jié)合所學(xué)知識,你認(rèn)為液面下方銅絲表面的黑色物質(zhì)成分是CuO、CuS、Cu2S;(寫化學(xué)式)
(5)反應(yīng)完全后稀釋溶液呈酸性,學(xué)生2猜想反應(yīng)中濃硫酸可能過量,請你設(shè)計一個簡單的實驗以驗證稀釋后的溶液由于硫酸過量呈酸性,取稀釋后的溶液適量于試管中,加入足量的鐵粉,若有無色無味的氣體產(chǎn)生,證明硫酸過量.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

6.下列有關(guān)敘述中正確的是(  )
A.NH3的水溶液可以導(dǎo)電,說明NH3是電解質(zhì)
B.Na2O2轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2CO3時一定需要加入還原劑才能實現(xiàn)
C.Fe2+、Cl2、SO2三種微粒既具有氧化性,又具有還原性
D.分散系中分散質(zhì)粒子的直徑:Fe(OH)3膠體>Fe(OH)3懸濁液>FeCl3溶液

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.正確書寫下列離子反應(yīng)的離子方程式.
(1)鋅與稀硫酸反應(yīng)Zn+2H+═Zn2++H2↑;
(2)Na2CO3溶液加入BaCl2溶液CO32-+Ba2+═BaCO3↓;
(3)碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)HCO3-+H+=CO2↑+H2O;
(4)CuSO4溶液加入Ba(OH)2溶液Cu2++2OH-+Ba2++SO42-═BaSO4↓+Cu(OH)2↓;
(5)CO2通入澄清石灰水使其變渾濁CO2+Ca2++2OH-═CaCO3↓+H2O.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

10.化學(xué)與生產(chǎn)、生活密切相關(guān),下列說法不正確的是( 。
A.84消毒液(主要成分NaClO)與潔廁劑混合使用可能會導(dǎo)致中毒
B.晶體硅可用于光伏發(fā)電、制造芯片,硅酸鈉可用于制備硅膠和木材防火劑;硅膠可用作袋裝食品的干燥劑
C.小蘇打可中和胃酸、熱純堿可除去油污
D.二氧化硫可廣泛用于食品的增白及漂白紙漿、毛、絲、草帽辮等

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

20.在一密閉容器中充入1mol H2和1mol I2,壓強(qiáng)為p(Pa),并在一定溫度下使其發(fā)生反應(yīng):H2(g)+I2(g)═2HI(g)
(1)保持容器容積不變,向其中充入1mol H2,反應(yīng)速率加快,理由是增加反應(yīng)物氫氣濃度,反應(yīng)速率加快.
(2)保持容器容積不變,向其中充入1mol N2(N2不參加反應(yīng)),反應(yīng)速率不變,理由是反應(yīng)混合物各組分的濃度不變,反應(yīng)速率不變.
(3)保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,向其中充入1mol N2(N2不參加反應(yīng)),反應(yīng)速率減慢,理由是體積增大,反應(yīng)混合物各組分的濃度降低,反應(yīng)速率減慢.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題

7.對于物質(zhì)的量相同的硫酸和磷酸(H3PO4),下列說法正確的是( 。
A.原子總數(shù)相同B.氧原子數(shù)相同C.質(zhì)量D.氫原子數(shù)相同

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

4.溫度為T時,向2.0L恒容密閉容器中充入1.0mol PCl5,反應(yīng)PCl5(g)?PCl3(g)+Cl2(g)經(jīng)一段時間后達(dá)到平衡.反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:
t/s050150250350
n(PCl3)/mol00.160.190.200.20
下列說法正確的是( 。
A.反應(yīng)在前50 s的平均速率為v(PCl3)=0.0032mol•L-1•s-1
B.保持其他條件不變,升高溫度,平衡時,c(PCl3)=0.11mol•L-1,則反應(yīng)的△H<0
C.相同溫度下,起始時向容器中充入1.0mol PCl5、0.20mol PCl3和0.20mol Cl2,達(dá)到平衡前v(正)>v(逆)
D.相同溫度下,起始時向容器中充入2.0 mol PCl3、2.0 mol Cl2,達(dá)到平衡時,PCl3的轉(zhuǎn)化率小于80%

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

5.化學(xué)在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應(yīng)用.下列說法不正確是( 。
A.人體內(nèi)沒有能使纖維素水解成葡萄糖的酶,因此纖維素不能作為人類的營養(yǎng)食物
B.嚴(yán)重影響我國北方的霾塵,其顆粒物是種膠體
C.大力實施礦物燃料“脫硫、脫硝技術(shù)”,可減少硫的氧化物和氮的氧化物對環(huán)境的污染
D.自來水廠常加入FeSO4和Cl2處理水,達(dá)到同時殺菌、消毒和聚沉水體中懸浮物的目的

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同步練習(xí)冊答案