Question

垃圾是放錯地方的資源，工業(yè)廢料也可以再利用．某化學(xué)興趣小組在實驗室中用廢棄的含鋁、鐵、銅的合金制取硫酸鋁溶液、硝酸銅晶體和鐵紅（Fe₂O₃）．實驗方案如下：

（1）寫出濾液A中加入足量硫酸后所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

（2）已知Fe（OH）₃沉淀的pH是3～4，溶液C通過調(diào)節(jié)pH可以使Fe³⁺沉淀完全．下列物質(zhì)中，可用作調(diào)整溶液C的pH的試劑是

 

（填序號）
A．銅粉          B．氨水          C．氫氧化銅          D．堿式碳酸銅
（3）常溫，若溶液C中金屬離子均為1mol?L^-1，Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，pH=4，溶液中c（Fe³⁺）=

 

，此時

 

Cu（OH）₂沉淀生成（填“有”或“無”）．
（4）將20mL Al₂（SO4）₃溶液與等物質(zhì)的量濃度的Ba（OH）₂溶液70mL混合，反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（5）在0.1L的混合酸溶液中，c（HNO₃）=2mol?L^-1，cH2SO₄）=3mol?L^-1，將0.3mol的銅放入充分反應(yīng)后，被還原的HNO₃的物質(zhì)的量為

 

．
．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）鋁、鐵、銅的合金中只有鋁與KOH溶液反應(yīng)，生成AlO₂^-和H₂；
（2）溶液C通過調(diào)節(jié)pH可以使Fe³⁺沉淀完全，加入的物質(zhì)能消耗氫離子，但是不能引入新的雜質(zhì)；
（3）根據(jù)Ksp[Fe（OH）₃]和溶液中氫氧根離子的濃度計算c（Fe³⁺）；Qc與Ksp[Cu（OH）₂]的相對大小判斷；
（4）將20mL Al₂（SO₄）₃溶液與等物質(zhì)的量濃度的Ba（OH）₂溶液70mL混合，則二者的物質(zhì)的量之比為2：7，根據(jù)物質(zhì)的量關(guān)系寫方程式；
（5）根據(jù)反應(yīng)3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O進行判斷．

解答： 解：（1）鋁、鐵、銅的合金中只有鋁與KOH溶液反應(yīng)，生成AlO₂^-和H₂，反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）溶液C通過調(diào)節(jié)pH可以使Fe³⁺沉淀完全，應(yīng)加入CuO、堿式碳酸銅或氫氧化銅，而加入銅粉生成Fe²⁺，加入氨水引入新的雜質(zhì)，故答案為：CD；
（3）已知溶液的pH=4，則c（H⁺）=10^-4mol/L，c（OH^-）=10^-10mol/L，Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38=c（Fe³⁺）×c³（OH^-），所以c（Fe³⁺）=4.0×10^-8mol/L；
已知溶液中氫氧根離子的濃度為10^-10mol/L，則Qc=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=1×（10^-10）²=10^-20＜Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，所以沒有氫氧化銅沉淀生成；
故答案：4.0×10^-8；無；
（4）將20mL Al₂（SO₄）₃溶液與等物質(zhì)的量濃度的Ba（OH）₂溶液70mL混合，則二者的物質(zhì)的量之比為2：7，則反應(yīng)時鋁離子與氫氧根離子的物質(zhì)的量之比為1：3.5，所以有部分氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子，其離子方程式為：2Al³⁺+3SO₄^2-+3Ba²⁺+7OH^-═AlO₂^-+Al（OH）₃↓+3BaSO₄↓+2H₂O；
故答案為：2Al³⁺+3SO₄^2-+3Ba²⁺+7OH^-═AlO₂^-+Al（OH）₃↓+3BaSO₄↓+2H₂O；
（5）n（HNO₃）=0.1L×2mol/L=0.2mol，n（H₂SO₄）=0.1L×3mol/L=0.3mol，
則n（H⁺）=0.2mol+2×0.3mol=0.8mol，n（NO₃^-）=0.2mol，n（Cu）=0.3mol，
由反應(yīng)3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，0.2molNO₃^-完全被還原；
故答案為：0.2mol．

點評：本題主要考查了物質(zhì)的分離提純和制備，題目涉及離子反應(yīng)方程式的書寫、除雜質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、溶度積的有關(guān)計算等，綜合性較強，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力．