Question

【題目】某研究小組在實(shí)驗(yàn)室中將某工廠廢棄的一塊合金，經(jīng)過(guò)一系列的反應(yīng)，制得氧化鋁固體、硝酸銅晶體和鐵紅。其實(shí)驗(yàn)方案如下圖。

（1）該小組所用的合金中含有的金屬為鐵、______、______(填名稱)。

（2） 操作①、③使用的主要玻璃儀器是___________，操作②的方法:________。操作④實(shí)驗(yàn)操作步驟包括:______、_______(填操作名稱)、過(guò)濾、洗滌、干燥。

（3）寫出濾渣B中較活潑金屬與足量稀硝酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_______。

（4）若該小組通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)流程制得鐵紅16g，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________g。

（5）上述實(shí)驗(yàn)流程中符合“綠色化學(xué)“理念的做法是___________(答出一點(diǎn)即可)。

Answer 1

【答案】 銅 鋁 漏斗、燒杯、玻璃棒 在HCl氣流中蒸干水分(或與SOCl2共蒸) 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 4H++NO3-+FeFe3++NO↑+2H2O 11.2 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(任答一條)

【解析】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)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++3H2OAl(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；蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；

(3)濾渣B中較活潑金屬是鐵，與稀硝酸能發(fā)生反應(yīng)為4H++NO3-+Fe=Fe3++NO↑+2H2O，故答案為：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

16g m

解得：m=11.2g，故答案為：11.2；

(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。