Question

為探索工業含鋁、鐵、銅合金廢料的再利用,甲同學設計的實驗方案如下:

請回答:
(1)操作①用到的玻璃儀器有                            。
(2)寫出反應①的化學方程式:                            ,反應②的離子反應方程式:                               。
(3)設計實驗方案,檢測濾液D中含有的金屬離子(試劑自選)                         。
(4)在濾渣E中加入稀硫酸和試劑Y制膽礬晶體是一種綠色化學工藝,試劑Y為無色液體,反應④的總化學方程式是                                                       。
(5)乙同學在甲同學方案的基礎上提出用濾渣B來制備FeCl₃·6H₂O晶體,在濾渣中滴加鹽酸時,發現反應速率比同濃度鹽酸與純鐵粉反應要快,其原因是                                                               。
將所得氯化鐵溶液用加熱濃縮、降溫結晶法制得FeCl₃·6H₂O 晶體,而不用直接蒸發結晶的方法來制得晶體的理由是                                                   。
(6)將濾渣B的均勻混合物平均分成四等份,分別加入同濃度的稀硝酸,充分反應后,在標準狀況下生成NO的體積與剩余金屬的質量見下表(設硝酸的還原產物只有NO)。

實驗編號	①	②	③	④
稀硝酸體積(mL)	100	200	300	400
剩余金屬質量(g)	9.0	4.8	0	0
NO體積(L)	1.12	2.24	3.36	V

 
則硝酸的濃度為       ;③中溶解銅的質量為       ;④中V=       。

Answer 1

(1)燒杯、漏斗、玻璃棒
(2)2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑   AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al(OH)₃↓+HCO₃^-
(3)取少量濾液D加入NaOH溶液,產生白色沉淀,白色沉淀迅速變成灰綠色最后變成紅褐色(合理即可)
(4)Cu+H₂O₂+H₂SO₄+3H₂O=CuSO₄·5H₂O(或Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O)
(5)鐵粉與雜質銅形成原電池,加快了反應速率 因為氯化鐵是強酸弱堿鹽水解生成氫氧化鐵和鹽酸,加熱蒸干時使HCl揮發造成水解平衡右移,因此得不到FeCl₃·6H₂O 晶體
(6)2 mol/L  4.8 g  4.48

(1)操作①是過濾。(2)金屬中只有鋁能和氫氧化鈉溶液反應生成AlO₂^-, AlO₂^-和足量CO₂生成Al(OH)₃沉淀和HCO₃^-。(3)濾液D中含有Fe²⁺,可以利用其和堿生成沉淀時的顏色變化、自身不能使KSCN溶液變紅而氧化后變紅的性質進行檢驗。(4)H₂O₂是綠色氧化劑,還原產物是H₂O。(5)里面有雜質銅,形成原電池,加快了反應速率;Fe³⁺很易發生水解。(6)濾渣B中含有Fe和Cu,分析實驗①到②和②到③的過程可知:①到②時,金屬過量,硝酸完全反應,100 mL HNO₃共產生="0.05" mol NO,消耗金屬4.2 g,由反應:
3Fe  +  8HNO₃(稀)=3Fe(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O
3×56 g       8 mol                    2 mol
4.2 g         0.2 mol                 0.05 mol
知:消耗的4.2 g金屬恰好為Fe,且可推知①中消耗的也為Fe且質量為4.2 g,同時求得HNO₃的濃度為:="2" mol·L^-1。又由反應:
3Cu+8HNO₃(稀)=3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O
3×64 g                     2 mol
m(Cu)                        0.05 mol
得:m(Cu)= g="4.8" g可知:②到③中溶解的4.8 g金屬恰好是Cu,即銅的總質量即為4.8 g;根據前面的分析可知:④與③相比多加的100 mL HNO₃是與Fe²⁺反應:
3Fe²⁺  +  4H⁺  + NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O
3 mol         4 mol       1 mol         22.4 L
0.15 mol       0.2 mol0.2 mol         V′
即V′=="1.12" L。
故V=3.36+1.12=4.48。