Question

為探索工業(yè)含鋁、鐵、銅合金廢料的再利用，甲同學設計的實驗方案如下：

請回答下列問題：
（1）鐵在元素周期表中的位置是

 

．
（2）寫出反應①的化學方程式

 

，反應②生成沉淀的離子反應方程式

 

．
（3）為了檢測濾液D中含有的金屬離子，可設計實驗方案為（試劑自選）：

 

 

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

 

．
（5）若考慮綠色化學工藝，在濾渣E中加入稀硫酸和試劑Y制膽礬晶體，試劑Y為無色液體，則反應④的總化學方程式為

 

；若不考慮綠色化學工藝，所選試劑Y為1mol/L的硝酸，欲使3molCu全部溶解且溶液中含銅元素的溶質僅為CuSO₄，則需該硝酸的體積

 

L．

Answer 1

考點：金屬的回收與環(huán)境、資源保護

專題：實驗設計題

分析：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中通入二氧化碳氣體，得到氫氧化鋁沉淀；濾渣B加入稀硫酸，鐵與稀硫酸反應，且會形成鐵銅原電池，濾渣E溶解于稀硝酸，蒸發(fā)結晶得到綠礬，據(jù)此分析．
（1）26號元素鐵在元素周期表中的位置是：第四周期ⅠB族；
（2）金屬鋁可以和強堿發(fā)生反應生成偏鋁酸鹽和氫氣；偏鋁酸鹽可以和二氧化碳氣體反應生成氫氧化鋁沉淀；
（3）濾液D中含有的金屬離子是亞鐵離子，根據(jù)亞鐵離子的檢驗方法來回答；
（4）在濾渣B中滴加稀硫酸時，溶液中銅、鐵與稀硫酸形成了原電池；
（5）雙氧水是一種綠色氧化劑，可以實現(xiàn)金屬銅和硫酸之間的反應，由銅和硝酸、硫酸反應化學方程式求算．

解答： 解：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中通入二氧化碳氣體，得到氫氧化鋁沉淀；濾渣B加入稀硫酸，鐵與稀硫酸反應，且會形成鐵銅原電池，濾渣E溶解于稀硝酸，蒸發(fā)結晶得到綠礬，據(jù)此分析．
（1）26號元素鐵在元素周期表中的位置是：第四周期ⅠB族，
故答案為：第四周期ⅠB族；
（2）金屬鋁可以和強堿氫氧化鈉發(fā)生反應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）亞鐵離子可以和強堿反應生成氫氧化亞鐵沉淀，迅速被氧化為氫氧化鐵，故亞鐵離子的檢驗方法：取少量濾液D加入NaOH溶液，產(chǎn)生白色沉淀，沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，
故答案為：取少量濾液D加入NaOH溶液，產(chǎn)生白色沉淀，沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色；
（4）在濾渣B中滴加稀硫酸時，溶液中銅、鐵與稀硫酸形成了許多微小的原電池，構成了電化學腐蝕，加快了反應速率，
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：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，銅和硝酸、硫酸反應化學方程式：3Cu+2HNO₃+3H₂SO=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．

點評：本題為生產(chǎn)流程題，涉及金屬的回收、環(huán)境保護、氧化還原反應、物質的分離提純和除雜等問題，題目較為綜合，做題時注意仔細審題，從題目中獲取關鍵信息．本題難度中．