Question

20．某研究小組在實(shí)驗(yàn)室中將工廠廢棄的合金，經(jīng)過(guò)一系列的反應(yīng)，制得氯化鋁固體、硝酸銅晶體和鐵紅．其實(shí)驗(yàn)方案如下：

（1）該小組所用的合金中含有的金屬為鐵、銅、鋁（填名稱(chēng)）．
（2）操作①、③使用的主要玻璃儀器是漏斗、燒杯、玻璃棒，簡(jiǎn)述操作②的方法：在HCl氣流中蒸干水分．操作④實(shí)驗(yàn)操作步驟包括：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾（填操作名稱(chēng)）、洗滌、干燥．
（3）寫(xiě)出濾渣B中較活潑金屬與足量稀HN0₃后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O、4H⁺+NO₃^-+Fe=Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（4）若該小組通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)流程制得鐵紅80g，假設(shè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)質(zhì)量損失，則合金中鐵的質(zhì)量為56g；
（5）上述實(shí)驗(yàn)流程中符合“綠色化學(xué)”理念的做法是廢物利用，利用工廠廢棄物；反應(yīng)產(chǎn)生的NO循環(huán)利用，避免污染（答出一點(diǎn)即可）．

Answer 1

分析 根據(jù)金屬的性質(zhì)結(jié)合框圖轉(zhuǎn)化關(guān)系和所得產(chǎn)品可知：合金加入氫氧化鈉，濾液A→AlCl₃，鋁既與酸反應(yīng)又與堿反應(yīng)，金屬鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，加入NaOH溶液后金屬鋁溶解生成偏鋁酸鈉溶液，金屬鐵和金屬銅不與氫氧化鈉反應(yīng)，濾液A中含有偏鋁酸鈉，濾渣B為鐵、銅，銅和鐵與稀硝酸能發(fā)生反應(yīng)生成硝酸鹽和一氧化氮、水，一氧化氮、水、氧氣反應(yīng)生成硝酸再循環(huán)利用，溶液C通過(guò)調(diào)節(jié)pH可以使Fe³⁺沉淀完全，濾渣E為氫氧化鐵，濾液D為硝酸銅溶液，用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥的方法得到硝酸銅晶體，灼燒氫氧化鐵得到鐵紅．
（1）廢棄的合金，經(jīng)過(guò)一系列的反應(yīng)，制得氯化鋁固體、硝酸銅晶體和鐵紅，說(shuō)明合金中含有的金屬為鐵、銅、鋁；
（2）操作①、③為過(guò)濾操作，根據(jù)過(guò)濾操作的要求分析使用的主要玻璃儀器；氯化鋁為強(qiáng)酸弱堿鹽，易水解，需在HCl氣流中蒸干水分，濾液D為硝酸銅溶液，用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥的方法，得到硝酸銅晶體；
（3）濾渣B為鐵、銅，銅和鐵與稀硝酸能發(fā)生反應(yīng)生成硝酸鹽和一氧化氮、水；
（4）根據(jù)元素守恒，合金中鐵的質(zhì)量等于氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量；
（5）廢棄的合金制得氯化鋁固體、硝酸銅晶體和鐵紅為廢物利用，反應(yīng)產(chǎn)生的NO循環(huán)利用，避免污染．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案流程，廢棄的合金，經(jīng)過(guò)一系列的反應(yīng)，制得氯化鋁固體、硝酸銅晶體和鐵紅，說(shuō)明合金中含有的金屬為鐵、銅、鋁，
故答案為：銅；鋁；
（2）合金加入氫氧化鈉，金屬鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，生成氫氣和易溶于水的偏鋁酸鈉，金屬鐵和金屬銅不與氫氧化鈉反應(yīng)，操作①為過(guò)濾操作，濾渣B為鐵、銅，銅和鐵與稀硝酸能發(fā)生反應(yīng)生成硝酸鹽和一氧化氮、水，一氧化氮、水、氧氣反應(yīng)生成硝酸再循環(huán)利用，溶液C通過(guò)調(diào)節(jié)pH可以使Fe³⁺沉淀完全，濾渣E為氫氧化鐵，操作③為過(guò)濾操作，操作①、③都為過(guò)濾操作，過(guò)濾時(shí)需要制作過(guò)濾器的漏斗、固定儀器的鐵架臺(tái)、引流用的玻璃棒、承接濾液的燒杯，主要玻璃儀器是漏斗、燒杯、玻璃棒，氯化鋁為強(qiáng)酸弱堿鹽，Al³⁺易水解，水解生成H⁺，水解的離子方程式為Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，所以需在HCl氣流中蒸干水分，操作④獲得硝酸銅晶體，用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥的方法得到，
故答案為：漏斗、燒杯、玻璃棒；在HCl氣流中蒸干水分；過(guò)濾；
（3）銅和鐵與稀硝酸能發(fā)生反應(yīng)生成硝酸鹽和一氧化氮、水，反應(yīng)為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O、4H⁺+NO₃^-+Fe=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O、4H⁺+NO₃^-+Fe=Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（4）鐵紅中鐵元素的質(zhì)量等于原合金中鐵的質(zhì)量，設(shè)合金中鐵的質(zhì)量為m
Fe₂O₃～2Fe
160    56×2
80g      m             
解得：m=56g，
故答案為：56；
（5）將工廠廢棄的合金，經(jīng)過(guò)一系列的反應(yīng)，制得氯化鋁固體、硝酸銅晶體和鐵紅，為廢物利用，利用工廠廢棄物，銅和鐵與稀硝酸能發(fā)生反應(yīng)生成硝酸鹽和一氧化氮、水，一氧化氮、水、氧氣反應(yīng)生成硝酸再循環(huán)利用，避免污染，
故答案為：廢物利用，利用工廠廢棄物；反應(yīng)產(chǎn)生的NO循環(huán)利用，避免污染．

點(diǎn)評(píng) 本題考查廢棄的合金制取氯化鋁固體、硝酸銅晶體和鐵紅的實(shí)驗(yàn)，主要考查的是離子反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)，物質(zhì)的分離和提純等，綜合性較強(qiáng)，要注意從框圖轉(zhuǎn)化中找出有用信息，題目難度中等．