某工廠的廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe和Al,此外還含有少量Al2O3和Fe2O3,該廠用上述廢金屬屑制取新型高效水處理劑Na2FeO4(高鐵酸鈉)等產(chǎn)品,過程如下:

I.向廢金屬屑中加入過量的NaOH溶液,充分反應(yīng)后過濾;

II.向I所得固體中加入過量稀H2SO4,充分反應(yīng)后過濾;

III.向II所得固體中繼續(xù)加入熱的稀H2SO4,同時不斷鼓入空氣,固體溶解得CuSO4溶液;

IV.(1)步驟I中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為                    。

(2)步驟II所得的濾液中加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象,表明濾液中不存在Fe3+,用離子方程式解釋其

可能的原因          。

(3)步驟III獲得CuSO4溶液的離子方程式為          。

(4)步驟II所得濾液經(jīng)進一步處理可制得Na2FeO4,流程如下:

①測得濾液中c(Fe2+) 為a mol·L-1,若要處理1 m3濾液,理論上需要消耗25 % 的H2O2溶液_________kg

(用含a的代數(shù)式表示)。

②寫出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的化學方程式___________。

 

【答案】

(1)2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑(2分)

Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O(2分)

(2) 2Fe3++Fe=3Fe2+ (或2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+或Fe+Fe2O3+6H+ =3Fe2++3 H2O等)(1分)

(3)2Cu+O2+4H+  2Cu2++2H2O(2分)

(4) ① 68 a(2分)

②2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O (2分)

【解析】

試題分析:(1)廢金屬屑中能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的物質(zhì)是金屬鋁和兩性氧化物氧化鋁,所以反應(yīng)的化學方程式為2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑、Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O。

(2)I所得固體中含有鐵、銅和氧化鐵,加入過量稀H2SO4后鐵、氧化鐵被溶解分別生成硫酸亞鐵和硫酸鐵。由于鐵離子具有氧化性,能氧化單質(zhì)銅生成銅離子和亞銅離子,所以加入KSCN溶液后不顯紅色,反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++Fe=3Fe2+。

(3)銅與稀硫酸不反應(yīng),但在加熱的條件下能被空氣中的氧氣氧化生成氧化銅,氧化銅可以溶解在稀硫酸中生成硫酸銅,反應(yīng)的化學方程式為2Cu+O2+4H+  2Cu2++2H2O。

(4)①濾液中亞鐵離子的物質(zhì)的量是1000amol,生成氫氧化鐵失去1000amol電子。雙氧水在反應(yīng)中氧元素的化合價從-1價降低到-2價,得到1個電子,因此1mol雙氧水在反應(yīng)中得到2mol電子。設(shè)需要雙氧水溶液的質(zhì)量是m,則根據(jù)電子得失守恒可知,×2=1000amol,解得m=68000amg=68amkg。

②鐵元素的化合價從+3價升高到+6價失去3個電子,次氯酸鈉中氯元素的化合價從+1價降低到-1 價,得到2個電子。因此根據(jù)電子得失守恒可知還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比=2:3。根據(jù)原子守恒可知,反應(yīng)中還有水生成,所以反應(yīng)的化學方程式為2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。

考點:考查金屬鋁、鐵和銅以及化合物性質(zhì)、高鐵酸鈉的制備、氧化還原反應(yīng)的計算等

 

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

某廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe、Al,還含有少量的銅銹[Cu2(OH)2CO3]、少量的鐵銹和少量的氧化鋁,用上述廢金屬屑制取膽礬(CuSO4?5H2O)、無水AlCl3和鐵紅的過程如圖所示:

已知:①Al3+、Al(OH)3、AlO2-有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系:Al3+
OH-
H+
Al(OH)3
OH-
H+
AlO2-
②碳酸不能溶解Al(OH)3
請回答:
(1)在廢金屬屑粉末中加入試劑A,生成氣體1的反應(yīng)的離子方程式是
2Al+2OH-+2H2O=2 AlO2-+3H2
2Al+2OH-+2H2O=2 AlO2-+3H2

(2)溶液2中含有的金屬陽離子是
Fe2+
Fe2+
;氣體2的成分是
CO2和H2
CO2和H2

(3)溶液2轉(zhuǎn)化為固體3的反應(yīng)的離子方程式是
4Fe2++8OH-+O2+2H2O=4Fe(OH)3
4Fe2++8OH-+O2+2H2O=4Fe(OH)3

(4)固體2制取CuSO4溶液有多種方法.
①在固體2中加入濃H2SO4,并加熱,使固體2全部溶解得CuSO4溶液,反應(yīng)的化學方程式是
Cu+2H2SO4(濃)
  △  
.
 
CuSO4+SO2↑+2H2O
Cu+2H2SO4(濃)
  △  
.
 
CuSO4+SO2↑+2H2O

②在固體2中加入稀H2SO4 后,通入O2并加熱,使固體2全部溶解得CuSO4溶液,反應(yīng)的離子方程式是
2Cu+4H++O2
  △  
.
 
2Cu2++2H2O
2Cu+4H++O2
  △  
.
 
2Cu2++2H2O

(5)溶液1轉(zhuǎn)化為溶液4過程中,不在溶液1中直接加入試劑C,理由是
若在溶液1中直接加入鹽酸,會使溶液4中混有試劑A中的陽離子(如Na+等),而不是純凈的AlCl3溶液
若在溶液1中直接加入鹽酸,會使溶液4中混有試劑A中的陽離子(如Na+等),而不是純凈的AlCl3溶液

(6)直接加熱AlCl3?6H2O不能得到無水AlCl3.SOCl2為無色液體,極易與水反應(yīng)生成HCl和一種具有漂白性的氣體.AlCl3?6H2O與SOCl2混合加熱制取無水AlCl3,反應(yīng)的化學方程式是
AlCl3?6H2O+6SOCl2
  △  
.
 
AlCl3+12HCl↑+6SO2
AlCl3?6H2O+6SOCl2
  △  
.
 
AlCl3+12HCl↑+6SO2

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科目:高中化學 來源:2013屆河北省衡水中學高三第三次模擬考試化學試卷(帶解析) 題型:填空題

某廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe、Al,還含有少量的銅銹[Cu2(OH)2CO3]、少量的鐵銹和少量的氧化鋁,用上述廢金屬屑制取膽礬(CuSO4·5H2O)、無水AlCl3和鐵紅的過程如下圖所示:

(1)在廢金屬屑粉末中加入試劑A,生成氣體1的反應(yīng)的離子方程式是        
(2)溶液2中含有的金屬陽離子是       ;氣體2的成分是        。
(3)溶液2轉(zhuǎn)化為固體3的反應(yīng)的離子方程式是                         
(4)固體2制取CuSO4溶液有多種。 如在固體2中加入稀H2SO4后,通入O2并加熱,使固體2全部溶解得CuSO4溶液,反應(yīng)的離子方程式是                  
(5)溶液1轉(zhuǎn)化為溶液4的一系列過程,不能簡化為“向溶液1中+加試劑C→溶液4”,理由是               
(6)直接加熱AlCl3·6H2O不能得到無水AlCl3。SOCl2為無色液體,極易與水反應(yīng)生成HCl和一種具有漂白性的氣體。AlCl3·6H2O與SOCl2混合加熱制取無水AlCl3,反應(yīng)的化學方程式是                    。

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科目:高中化學 來源:2012-2013學年河北省高三第三次模擬考試化學試卷(解析版) 題型:填空題

某廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe、Al,還含有少量的銅銹[Cu2(OH)2CO3]、少量的鐵銹和少量的氧化鋁,用上述廢金屬屑制取膽礬(CuSO4·5H2O)、無水AlCl3和鐵紅的過程如下圖所示:

(1)在廢金屬屑粉末中加入試劑A,生成氣體1的反應(yīng)的離子方程式是        。

(2)溶液2中含有的金屬陽離子是       ;氣體2的成分是        

(3)溶液2轉(zhuǎn)化為固體3的反應(yīng)的離子方程式是                         。

(4)固體2制取CuSO4溶液有多種。 如在固體2中加入稀H2SO4后,通入O2并加熱,使固體2全部溶解得CuSO4溶液,反應(yīng)的離子方程式是                  

(5)溶液1轉(zhuǎn)化為溶液4的一系列過程,不能簡化為“向溶液1中+加試劑C→溶液4”,理由是               。

(6)直接加熱AlCl3·6H2O不能得到無水AlCl3。SOCl2為無色液體,極易與水反應(yīng)生成HCl和一種具有漂白性的氣體。AlCl3·6H2O與SOCl2混合加熱制取無水AlCl3,反應(yīng)的化學方程式是                    。

 

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科目:高中化學 來源:2010-2011學年北京市西城區(qū)高三二模試卷(理綜)化學部分 題型:填空題

某廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe、Al,還含有少量的銅銹[Cu2(OH)2CO3]、少量的鐵銹和少量的氧化鋁,用上述廢金屬屑制取膽礬(CuSO4·5H2O)、無水AlCl3和鐵紅的過程如下圖所示:

       已知:  ①Al3+、Al(OH)3、AlO2-有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系:

       ②碳酸不能溶解Al(OH)3

       請回答:

(1)在廢金屬屑粉末中加入試劑A,生成氣體1的反應(yīng)的離子方程式是                。

(2)溶液2中含有的金屬陽離子是        ;氣體2的成分是        

(3)溶液2轉(zhuǎn)化為固體3的反應(yīng)的離子方程式是           。

(4)固體2制取CuSO4溶液有多種方法。

        ①在固體2中加入濃H2SO4,并加熱,使固體2全部溶解得CuSO4溶液,反應(yīng)的化學方程式是                   。 

②在固體2中加入稀H2SO4后,通入O2并加熱,使固體2全部溶解得CuSO4溶液,反應(yīng)的離子方程式是                

(5)溶液1轉(zhuǎn)化為溶液4過程中,不在溶液1中直接加入試劑C,理由是             。

(6)直接加熱AlCl3·6H2O不能得到無水AlCl3。SOCl2為無色液體,極易與水反應(yīng)生成HCl和一種具有漂白性的氣體。AlCl3·6H2O與SOCl2混合加熱制取無水AlCl3,反應(yīng)的化學方程式是                     。

 

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