Question

工業(yè)上可以利用含鋁、鐵、銅合金的廢料獲得的綠礬（FeSO₄?7H₂O）、膽礬等，甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下：

請(qǐng)回答：
（1）操作①、操作②所用的玻璃儀器是

 

；沉淀C的化學(xué)式為

 

．
（2）為了檢測濾液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）：

 

．
（3）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

 

．
（4）若考慮綠色化學(xué)工藝，在濾渣E中加入稀硫酸和H₂O₂制膽礬晶體，則反應(yīng)④的離子化學(xué)方程式為

 

；若不考慮綠色化學(xué)工藝，所選試劑Y為1mol/L HNO₃，欲使3mol 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

 

L．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用

專題：

分析：含Al、Fe、Cu的合金加入足量的NaOH溶液，Al溶解為NaAlO₂溶液，F(xiàn)e、Cu不反應(yīng)，經(jīng)過操作①過濾，所得的濾液A為NaAlO₂溶液，濾渣B為Fe、Cu；
向NaAlO₂溶液中通入足量CO₂，NaAlO₂和CO₂反應(yīng)生成Al（OH）₃沉淀，加入稀鹽酸后所得溶液F為AlCl₃溶液；
濾渣B為Fe、Cu，由于反應(yīng)③可以將Fe、Cu分離且要得到綠礬（FeSO₄?7H₂O），故應(yīng)加入稀硫酸；經(jīng)操作②過濾后，所得的濾液D為FeSO₄溶液，濾渣E為Cu；向?yàn)V渣E中加入稀硫酸和試劑Y后，即能反應(yīng)得膽礬CuSO₄?5H₂O，而由于Cu與稀硫酸不能直接反應(yīng)，稀硫酸不能將銅氧化，故加入的試劑Y為氧化劑，據(jù)此分析．

解答： 解：含Al、Fe、Cu的合金加入足量的NaOH溶液，Al溶解為NaAlO₂溶液，F(xiàn)e、Cu不反應(yīng)，經(jīng)過操作①過濾，所得的濾液A為NaAlO₂溶液，濾渣B為Fe、Cu；
向NaAlO₂溶液中通入足量CO₂，NaAlO₂和CO₂反應(yīng)生成Al（OH）₃沉淀，加入稀鹽酸后所得溶液F為AlCl₃溶液；
濾渣B為Fe、Cu，由于反應(yīng)③可以將Fe、Cu分離且要得到綠礬（FeSO₄?7H₂O），故應(yīng)加入稀硫酸；經(jīng)操作②過濾后，所得的濾液D為FeSO₄溶液，濾渣E為Cu；向?yàn)V渣E中加入稀硫酸和試劑Y后，即能反應(yīng)得膽礬CuSO₄?5H₂O，而由于Cu與稀硫酸不能直接反應(yīng)，稀硫酸不能將銅氧化，故加入的試劑Y為氧化劑，
（1）由于操作①和操作②是過濾，故所用的玻璃儀器是玻璃棒、燒杯和漏斗；沉淀C為Al（OH）₃，故答案為：玻璃棒、燒杯和漏斗；Al（OH）₃；
（2）濾液D中含有的金屬離子為Fe²⁺，檢測方法是加入KSCN溶液，無現(xiàn)象，然后通入氯氣，溶液變?yōu)檠�紅色，說明溶液中有Fe²⁺，故答案為：加入KSCN溶液，無現(xiàn)象，然后通入氯氣，溶液變?yōu)檠�紅色，說明溶液中有Fe²⁺；
（3）在濾渣B中有Cu和Fe，在溶液中形成原電池，鐵做負(fù)極，銅做正極，形成原電池能加快反應(yīng)速率，故在濾渣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，故答案為：形成了銅鐵原電池，加快反應(yīng)速率；
（4）稀硫酸不能將銅氧化，故在濾渣E中加入稀硫酸和H₂O₂制膽礬晶體，是H₂O₂將Cu氧化為Cu²⁺，H₂O₂被還原為H₂O，稀硫酸只做酸，故離子方程式為：Cu+2H⁺+H₂O₂=Cu²⁺+2H₂O；若選試劑Y為1mol/L HNO₃，欲使3mol Cu全部溶解且溶液中含銅元素的溶質(zhì)僅為CuSO₄，說明NO₃^-全部做了氧化劑被還原為NO，設(shè)需要的HNO₃溶液的體積為VL，即HNO₃的物質(zhì)的量為Vmol，根據(jù)得失電子數(shù)守恒可知：3mol×2=Vmol×3，解得V=2L，
故答案為：Cu+2H⁺+H₂O₂=Cu²⁺+2H₂O；2．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了怎樣從工業(yè)廢料中制取純凈物，注意從框圖轉(zhuǎn)化中找出有用信息，利用有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行解答，難度中等．