Question

【題目】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(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下:

請(qǐng)回答:

（1）膽礬的化學(xué)式為___________。

（2）寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式____________________,反應(yīng)②生成沉淀的離子方程式____________________。

（3）為了檢測(cè)濾液D中含有的金屬離子,可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案為(試劑自選)：__________________________________。

（4）在濾渣B中滴加稀硫酸時(shí),發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率比一般的鐵粉反應(yīng)要快,其原因是_______________________________________________。

（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為具有強(qiáng)氧化性的無(wú)色液體,則反應(yīng)④的總化學(xué)方程式為___________;若不考慮綠色化學(xué)工藝, 試劑Y可選1 mol·L-1的硝酸,欲使3 mol Cu全部溶解且溶液中含銅元素的溶質(zhì)僅為CuSO4,則需該硝酸的體積為_______L。

Answer 1

【答案】CuSO4·5H2O 2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑ AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3- 用試管取少量濾液D,向?yàn)V液中滴加KSCN(或NaSCN、或NH4SCN)溶液無(wú)明顯現(xiàn)象,再滴入氯水(或H2O2溶液,或通入Cl2),若變成紅色,則溶液中存在Fe2+或者用試管取少量濾液D,向?yàn)V液中滴加幾滴K3[Fe(CN)6],若有藍(lán)色沉淀生成，則溶液中存在Fe2+ 銅、鐵與稀硫酸形成了原電池 Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O 2

【解析】

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(huì)形成鐵銅原電池。

（1）膽礬為五水合硫酸銅，化學(xué)式為CuSO45H2O，故答案為：CuSO45H2O；

（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(guò)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(yàn)方法：用試管取少量濾液D，向?yàn)V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?yàn)V液中滴加KSCN（或NaSCN、或NH4SCN）]溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴入氯水（或雙氧水，或通入Cl2）若變成血紅色，則溶液中存在Fe2+，故答案為：用試管取少量濾液D，向?yàn)V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?yàn)V液中滴加KSCN（或NaSCN、或NH4SCN）]溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴入氯水（或雙氧水，或通入Cl2）若變成紅色，則溶液則中存在Fe2+；

（4）在濾渣B中滴加稀硫酸時(shí)，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+3H2SO4=3CuSO4++2NO↑+4H2O，3mol Cu全部溶解消耗硝酸2mol，則該硝酸的體積=2mol÷1mol/L=2L，故答案為：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；2.