3．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(shí)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(xué)方程式為2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑、Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O．
（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2Fe3++Fe═3Fe2+．
（3）步驟III獲得CuSO4溶液的離子方程式為2Cu+O2+4H+═2Cu2++2H2O．
（4）步驟II所得濾液經(jīng)進(jìn)一步處理可制得Na2FeO4，流程如下：

①測(cè)得濾液中c（Fe2+） 為a mol•L-1，若要處理1m3濾液，理論上需要消耗25% 的H2O2溶液68akg（用含a的代數(shù)式表示）．
②寫出由Fe（OH）3制取Na2FeO4的化學(xué)方程式2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3NaCl+5H2O．

分析 利用主要成分為Cu、Fe和Al，此外還含有少量Al2O3和Fe2O3的廢金屬屑制取新型高效水處理劑Na2FeO4，首先利用鋁及其氧化物的兩性性質(zhì)用NaOH溶液溶解后再過濾除去，再用稀硫酸溶液濾渣，得到含有Fe2+、Fe3+的混合溶液并過慮除去銅，副產(chǎn)品Cu可以用熱的稀硫酸并通氧氣的情況下溶解得到硫酸銅溶液，濾液可通過氧化使溶液里只存在Fe3+，然后滴加NaOH溶液得到Fe（OH）3沉淀，再將經(jīng)過過濾洗滌得到的Fe（OH）3固體溶解在NaOH和NaClO的混合溶液里可制目標(biāo)產(chǎn)物；
（1）Al和Al2O3都有兩性，加入過量的NaOH溶液，可溶解鋁、氧化鋁得到可溶性的偏鋁酸鈉溶液，通過過濾可除去；
（2）步驟Ⅱ在用稀硫酸溶解氧化鐵生成硫酸鐵，同時(shí)混合物中的鐵會(huì)還原硫酸鐵生成硫酸亞鐵；
（3）銅能溶解在不斷通氧氣的熱的稀硫酸中得到硫酸銅溶液，反應(yīng)中氧氣作氧化劑，還原產(chǎn)物為水，發(fā)生的化學(xué)方程式為2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O，再改寫成離子方程式；
（4）①溶液中亞鐵離子被氧化為Fe3+，雙氧水在反應(yīng)中氧元素的化合價(jià)從-1價(jià)降低到-2價(jià)，得到1個(gè)電子，因此發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，由此可根據(jù)消耗的過氧化氫的質(zhì)量，通過電子守恒進(jìn)行計(jì)算；
②鐵元素的化合價(jià)從+3價(jià)升高到+6價(jià)失去3個(gè)電子，次氯酸鈉中氯元素的化合價(jià)從+1價(jià)降低到-1 價(jià)，得到2個(gè)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，依據(jù)原子守恒配平書寫化學(xué)方程式．

解答 解：（1）利用Al和Al2O3和Fe2O3的兩性，用過量的NaOH溶液除去廢金屬屑中的Al和Al2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑、Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O，故答案為：2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑、Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O；
（2）氧化鐵溶于硫酸生成硫酸鐵，同時(shí)混合物中的鐵會(huì)還原硫酸鐵生成硫酸亞鐵，反應(yīng)的離子方程式：2Fe3++Fe=3Fe2+，故答案為：2Fe3++Fe=3Fe2+；
（3）銅溶解在不斷通氧氣的熱的稀硫酸中得到硫酸銅溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cu+O2+4H+═2Cu2++2H2O，故答案為：2Cu+O2+4H+═2Cu2++2H2O；
（4）①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(jià)從-1價(jià)降低到-2價(jià)，得到1個(gè)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$\frac{m×25%}{34g/mol}$×2=1000amol，解得m=68000ag=68akg，故答案為：68a；
②鐵元素的化合價(jià)從+3價(jià)升高到+6價(jià)失去3個(gè)電子，次氯酸鈉中氯元素的化合價(jià)從+1價(jià)降低到-1 價(jià)，得到2個(gè)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，依據(jù)原子守恒配平書寫化學(xué)方程式，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O，故答案為：2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，解答本題時(shí)注意把握題給信息，學(xué)習(xí)中注重知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

9．下列敘述正確的是（　　）
A．生石灰用作食品抗氧化劑
B．Cl2+2Br-═2Cl-+Br2、Zn+Cu2+═Zn2++Cu均為單質(zhì)被還原的置換反應(yīng)
C．將KI和FeCl3溶液在試管中混合后，加入CCl4振蕩、靜置，下層溶液顯紫紅色，氧化性：Fe3+＞I2
D．用含硅膠，鐵粉的透氣小袋與食品一起密封包裝，這個(gè)過程不涉及化學(xué)變化

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：多選題

10．下列實(shí)驗(yàn)操作說法中，正確的是（　　）
A．選用酒精作為萃取劑從碘水中萃取碘
B．蒸發(fā)操作時(shí)，待蒸發(fā)皿中的水分完全蒸干后再停止加熱
C．在做蒸餾實(shí)驗(yàn)時(shí)，冷凝器中的水流方向應(yīng)該與餾分的流動(dòng)方向相反
D．分液操作時(shí)，分液漏斗中下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出
E．蒸餾操作時(shí)，應(yīng)使溫度計(jì)水銀球插入蒸餾燒瓶中液面下，但不能接觸瓶底
F．分液漏斗使用前不需檢查是否漏水，但需要用蒸餾水洗滌2-3次

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

7．氫氣、一氧化碳、烷烴均是常見的燃料．請(qǐng)回答下列問題：
（1）將1g H2和32g O2混合點(diǎn)燃，充分反應(yīng)生成液態(tài)水時(shí)放出143kJ熱量，相同條件下3mol H2和32g O2混合充分燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量是572KJ．
（2）一定條件下，充分燃燒一定量的丁烷生成二氧化碳和氣態(tài)水時(shí)放出熱量Q kJ（Q＞0）．經(jīng)測(cè)定完全吸收該反應(yīng)生成CO2需消耗5mol•L-1的KOH溶液200mL，此時(shí)恰好生成正鹽．則此條件下反應(yīng)C4H10（g）+$\frac{13}{2}$O2═4CO2（g）+5H2O（g）的△H=-8QkJ/mol．
（3）現(xiàn)有CO、H2和CO2組成的混合氣體112L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），完全燃燒后放出的總能量為424.5kJ，且生成18g液態(tài)水，則混合氣體中H2的體積為22.4L．
（4）在一定條件下，氫氣、丙烷燃燒的熱化學(xué)方程式：
2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-572kJ•mol-1
C3H8（g）+5O2（g）═3CO2（g）+4H2O（l）△H=-2220kJ•mol-1
氫氣和丙烷的混合氣體4mol完全燃燒時(shí)放出熱量3078kJ，則氫氣和丙烷的體積比為3：1．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

14．下列說法中正確的是（　�。�
A．從組成上來說，Na2SO4 是鈉鹽、硫酸鹽、正鹽
B．氧化物不是堿性氧化物就是酸性氧化物
C．非金屬氧化物一定是酸性氧化物
D．不含雜質(zhì)的鹽酸是純凈物

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

8．新化一中化學(xué)奧賽小組在Fe（OH）3膠體的制備實(shí)驗(yàn)中，有甲、乙、丙三名同學(xué)分別進(jìn)行了如下操作：
甲同學(xué)：向1mol•L-1的FeCl3溶液中加少量NaOH溶液．
乙同學(xué)：直接加熱飽和FeCl3溶液．
丙同學(xué)：向25mL沸水中逐滴加入5～6滴FeCl3飽和溶液；繼續(xù)煮沸至溶液呈紅褐色，停止加熱．
試回答下列問題：
（1）其中操作正確的同學(xué)是丙同學(xué)．
（2）證明有Fe（OH）3膠體生成的實(shí)驗(yàn)操作是用激光筆照射溶液，若出現(xiàn)明顯的光路，則說明有Fe（OH）3膠體生成寫出制得Fe（OH）3膠體的化學(xué)方程式FeCl3+3H2O（沸水）?Fe（OH）3（膠體）+3HCl．
（3）在膠體中加入電解質(zhì)溶液或帶有相反電荷的膠體微粒能使膠體微粒沉淀出來．丁同學(xué)利用所制得的Fe（OH）3膠體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①將其裝入U(xiǎn)形管內(nèi)，用石墨作電極，通電一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)陰極區(qū)附近的顏色逐漸變深，這表明Fe（OH）3膠體微粒帶正（填“正”或“負(fù)”）電荷．②向其中加入飽和Na2SO4溶液，產(chǎn)生的現(xiàn)象是有紅褐色沉淀生成．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

15．明礬石的主要成分是K2SO4•Al2（SO4）3•2Al2O3•6H2O，此外還含有少量Fe2O3雜質(zhì)．利用明礬石來制備Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工藝流程如下：
請(qǐng)回答下列問題：
（1）“焙燒”過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al2（SO4）3+3S=2Al2O3+9SO2，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是2：1．若生成102g Al2O3，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為6NA．
（2）寫出化學(xué)式：沉淀Ⅰ是Al（OH）3，沉淀Ⅱ是Fe（OH）3．
（3）熟料溶解時(shí)反應(yīng)的離子方程式為Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O．
（4）溶液經(jīng)加硫酸調(diào)節(jié)pH后，過濾、洗滌，可得沉淀Ⅰ，證明沉淀Ⅰ已洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象是取最后一次洗滌液于試管中，滴加BaCl2溶液，若無白色沉淀生成，則已將沉淀洗干凈．
（5）寫出Cl2將沉淀Ⅱ氧化為K2FeO4的化學(xué)方程式：2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O．
（6）“焙燒”過程中生成的SO2可用于制H2SO4．已知25℃，101kPa時(shí)：
2SO2（g）+O2（g）?2SO3 （g）△H1=-197.0kJ•mol-1
H2O（g）=H2O（l）△H2=-44.0kJ•mol-1
2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）=2H2SO4 （l）△H3=-545kJ•mol-1
則SO3 （g）和H2O（l）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）△H=-130KJ/mol．
（7）本工藝流程中可循環(huán)物質(zhì)為H2SO4．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

12．羥基磷灰石[Ca5（PO4）3OH]是一種重要的生物無機(jī)材料．其常用的制備方法有兩種：
方法A：用濃氨水分別調(diào)Ca（NO3）2和（NH4）2HPO4溶液的pH約為12；在劇烈攪拌下，將（NH4）2HPO4溶液緩慢滴入Ca（NO3）2溶液中．
方法B：劇烈攪拌下，將H3PO4溶液緩慢滴加到Ca（OH）2懸濁液中．
3種鈣鹽的溶解度隨溶液pH的變化如上圖所示（圖中縱坐標(biāo)是鈣離子濃度的對(duì)數(shù)），回答下列問題：
（1）完成方法A和方法B中制備Ca5（PO4）3OH的化學(xué)反應(yīng)方程式：
①5Ca（NO3）2+3（NH4）2HPO4+4NH3•H2O=Ca5（PO4）3OH↓+10NH4NO3+3H2O
②5Ca（OH）2+3H3PO4=Ca5（PO4）3OH↓+9H2O
（2）與方法A相比，方法B的優(yōu)點(diǎn)是唯一副產(chǎn)物為水，工藝簡(jiǎn)單．
（3）方法B中，如果H3PO4溶液滴加過快，制得的產(chǎn)物不純，其原因是反應(yīng)液局部酸性過大，會(huì)有CaHPO4產(chǎn)生．
（4）圖中所示3種鈣鹽在人體中最穩(wěn)定的存在形式是Ca5（PO4）3OH（填化學(xué)式）．
（5）糖沾附在牙齒上，在酶的作用下產(chǎn)生酸性物質(zhì)，易造成齲齒．結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理，分析其原因酸性物質(zhì)使沉淀溶解平衡：Ca5（PO4）3OH（s）?5Ca2+（aq）+3PO43-（aq）+OH-（aq）向右移動(dòng)，導(dǎo)致Ca5（PO4）3OH溶解，造成齲齒．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

13．A．《化學(xué)與生活》
（1）改善空氣質(zhì)量，保護(hù)水資源，營(yíng)造健康舒適的生存環(huán)境，已成為全人類的共識(shí)．
①向煤中加入石灰石作為脫硫劑，可以減少SO2的排放，生成CaSO4．發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CaCO3+O2+2SO2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO4+2CO2．
②自來水生產(chǎn)過程中通常要經(jīng)過加入混凝劑、活性炭和臭氧等物質(zhì)的處理，其中臭氧主要作用是消毒劑．
③硝酸型酸雨的形成主要是由汽車排放的尾氣所致．采用給汽車安裝尾氣凈化裝置，使其中的有害氣體NO，CO在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為無害氣體是目前最有效的方法，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+2CO=N2+2CO2．
（2）合理膳食、合理用藥是人體健康的需要．
①某肉制品包裝上印有相關(guān)配料：精選瘦肉、食鹽、亞硝酸鈉、苯甲酸鈉．其中屬于調(diào)味劑的是食鹽，屬于發(fā)色劑的是亞硝酸鈉，屬于防腐劑的是苯甲酸鈉．
②維生素C是一種重要維生素，能防治壞血�。玫矸廴芤�、碘水為試劑，驗(yàn)證維生素C具有還原性的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象是取少許淀粉溶液，加入數(shù)滴碘水呈藍(lán)色，再加入維生素C，振蕩后溶液藍(lán)色褪去．
③某品牌抗酸藥的主要成分有糖衣、碳酸鎂、淀粉．寫出該抗酸藥發(fā)揮功效時(shí)的離子方程式：MgCO3+2H+═Mg2++CO2↑+H2O．
④餐飲業(yè)產(chǎn)生的“地溝油”的主要成分是油脂．綜合利用“地溝油”的一種方法是將“地溝油”中的油脂水解以獲取高級(jí)脂肪酸和甘油（填名稱）．將廢棄塑料進(jìn)行裂解處理，可以獲得乙烯、丙烯等化工原料．
（3）生活中所用的物品離不開各種材料．
①用于包裝食品的塑料袋，應(yīng)用聚乙烯塑料 （填“聚乙烯塑料”或“聚氯乙烯塑料”）；制作電源插座的塑料是熱固性塑料 填“熱塑性塑料”或“熱固性塑料”）．
②炒過菜的鐵鍋未及時(shí)洗凈（殘液中含NaCl），第二天便會(huì)因腐蝕出現(xiàn)紅褐色銹斑．
試回答：鐵鍋的腐蝕主要是由吸氧腐蝕造成的．為防止輪船的船體在海水中被腐蝕，一般在船身連接鋅塊（填“鋅塊”或“銅塊”）．
 ③在普通玻璃制造過程中，碳酸鈣與二氧化硅在高溫下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是
CaCO3+SiO2 $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSiO3+CO2↑．橡膠是制造輪胎的重要原料，天然橡膠通過硫化措施，使它的分子轉(zhuǎn)化為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而增大橡膠的強(qiáng)度．

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