10．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，高鐵酸鈉（Na2FeO4）是一種多功能、高效無毒的新型綠色水處理劑．
①Na2FeO4中鐵元素的化合價是+6價，Na2FeO4具有較強(qiáng)的氧化性（填“氧化性”或“還原性”）．
②用Na2FeO4給水消毒、殺菌時得到的Fe3+可以凈水，F(xiàn)e3+凈水原因是Fe3++3H2O?4Fe（OH）3（膠體）+3H+（用離子方程式表示）．
③工業(yè)上可用FeCl3、NaOH、NaClO三種物質(zhì)在一定條件下反應(yīng)制得Na2FeO4，完成下列化學(xué)方程式：
2FeCl3+10NaOH+3NaClO═2Na2FeO4+5H2O+9NaCl．

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，同時混合物中的鐵會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）根據(jù)化合物中化合價代數(shù)和為零可知，高鐵酸鈉中鐵顯+6價，有強(qiáng)氧化性，在凈水時被還原生成鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，氫氧化鐵膠體有吸附性，能吸附水的雜質(zhì)，工業(yè)上可用FeCl3、NaOH、NaClO三種物質(zhì)在一定條件下反應(yīng)制得Na2FeO4，根據(jù)電子得失守恒和元素守恒可完成化學(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，同時混合物中的鐵會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根據(jù)化合物中化合價代數(shù)和為零可知，高鐵酸鈉中鐵顯+6價，有強(qiáng)氧化性，
故答案為：+6；氧化性；
②在凈水時被還原生成鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，氫氧化鐵膠體有吸附性，能吸附水的雜質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3H2O?4Fe（OH）3（膠體）+3H+，
故答案為：Fe3++3H2O?4Fe（OH）3（膠體）+3H+；
③工業(yè)上可用FeCl3、NaOH、NaClO三種物質(zhì)在一定條件下反應(yīng)制得Na2FeO4，根據(jù)電子得失守恒和元素守恒可知，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeCl3+10NaOH+3NaClO═2 Na2FeO4+5H2O+9 NaCl，
故答案為：Na2FeO4、H2O、NaCl．

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

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

20．下列有關(guān)溶液中粒子濃度的關(guān)系式中，正確的是（　�。�
 
A．pH相同的①CH3COONa；②NaHCO3；③NaAlO2三份溶液中的c（Na+）：③＞②＞①
B．25℃時①10-3mol/L的鹽酸；②pH=3的NH4Cl溶液；③pH=11的氨水中，水的電離程度為：②＞③＞①
C．圖中a點溶液中各離子濃度的關(guān)系是：c（OH-）=c（H+）+c（CH3COO-）+2c（CH3COOH）
D．圖中pH=7時c（Na+）＞c（CH3COO-）＞c（OH-）=c（H+）

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

1．下列說法正確的是（　　）
A．在101 k Pa時，1 mol C與適量O2反應(yīng)生成1mol CO時，放出110.5 kJ熱 量，則C的燃燒熱為110.5 kJ/mol
B．在10l k Pa時l mol H2完全燃燒生成液態(tài)水放出285.8 kJ熱量，H2燃燒熱為-285.8kJ/mol
C．鑒定HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱時，每次實驗均應(yīng)測量3個溫度即鹽酸起始溫度、NaOH起始溫度和反應(yīng)后終止溫度
D．在稀溶液中：H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）△H=-57.3KJ/mol，若將含0.5molH2SO4的濃硫酸與含1mol NaOH的溶液混合，放出的熱量等于57.3KJ

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

18．下列框圖中的物質(zhì)均為中學(xué)化學(xué)中常見物質(zhì)，其中甲、乙為單質(zhì)，其余均為化合物，B為常見液態(tài)化合物，A為淡黃色固體，F(xiàn)、G所含元素相同且均為氯化物，G遇KSCN溶液顯紅色．
請問答下列問題：
（1）A是Na2O2，G是FeCl3．（填化學(xué)式）
（2）反應(yīng)①-⑤中，屬于氧化還原反應(yīng)的是①②⑤（填序號）．
（3）反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式為4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，甲與B反應(yīng)的離子方程式2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑．在實驗室將C溶液滴入F溶液中，觀察到的現(xiàn)象是先生成白色沉淀，然后迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色．在F溶液中加入等物質(zhì)的量的A，發(fā)生反應(yīng)的總的離子方程式為：4Na2O2+4FeCl2+6H2O=4Fe（OH）3↓+8NaCl+O2↑．
已知：酚酞在c（OH-） 為1.0×10-4mol/L～2.5mol/L時呈紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色．向3.9g A和100g B混合后的溶液中滴入2滴酚酞試液，溶液變紅色，片刻紅色褪去．（假設(shè)過程中液體體積不變）
①甲同學(xué)認(rèn)為“紅色迅速褪去”是由于溶液中c（OH-）過大造成的．
上述觀點是否正確不正確，請通過計算對比數(shù)據(jù)加以說明反應(yīng)后溶液中c（OH-）=1mol/L，在紅色范圍內(nèi)．
②乙同學(xué)認(rèn)為“紅色迅速褪去”是由于A+B=堿+H2O2，H2O2具有氧化性和漂白性導(dǎo)致的．試設(shè)計簡單實驗證明燒瓶內(nèi)溶液中含H2O2，簡述實驗原理取溶液少許，加入MnO2，用帶火星的木條檢驗產(chǎn)生的氣體是氧氣，明燒瓶內(nèi)溶液中含H2O2．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

5．某強(qiáng)酸性溶液X，含有Ba2+、Al3+、SiO32-、NH4+、Fe2+、Fe3+、CO32-、SO42-、NO3-中的一種或幾種離子，取溶液進(jìn)行連續(xù)實驗，能實現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：

依據(jù)以上信息，回答下列問題：
（1）氣體F的電子式為：，沉淀K的化學(xué)式為：Al（OH）3，沉淀G的化學(xué)式為：Fe（OH）3，實驗中，可以觀察到反應(yīng)②的現(xiàn)象是：氣體由無色變紅棕色．
（2）上述離子中，溶液X中肯定含有的是：SO42-、Al3+、Fe2+、NH4+；不能肯定的是：Fe3+．對不能確定是否存在的離子，可以另取X溶液于一支試管中，選擇下列試劑中的一種加入X溶液中，根據(jù)現(xiàn)象就可判斷，則該試劑是：⑤．（選填：①NaOH溶液，②酚酞試劑，③石蕊試劑，④pH試紙，⑤KSCN溶液，⑥KMnO4溶液）
（3）要使步驟③中，D、H2O、O2三種物質(zhì)恰好發(fā)生化合反應(yīng)，則D、H2O、O2物質(zhì)的量之比是：4：2：1．
（4）寫出步驟①所有發(fā)生反應(yīng)的離子方程式Ba2++SO42-=BaSO4↓、3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：多選題

15．以熔融Li2CO3和K2CO3為電解質(zhì)，天然氣經(jīng)重整催化作用提供反應(yīng)氣的燃料電池如右圖．下列說法正確的是（　�。�
A．以此電池為電源電解精煉銅，當(dāng)有0.1 mol e-轉(zhuǎn)移時，有3.2 g銅溶解
B．若以甲烷為燃料氣時負(fù)極電極反應(yīng)式：CH4+5O2--8e-═CO32-+2H2O
C．該電池使用過程中需補(bǔ)充Li2CO3和K2CO3
D．空氣極發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2CO2═2CO32-

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

2．甲烷作為一種新能源在化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，請回答下列問題：
（1）高爐冶鐵過程中，甲烷在催化反應(yīng)室中產(chǎn)生水煤氣（CO和H2）還原氧化鐵，有關(guān)反應(yīng)為：
CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）△H=+260kJ•mol-1
已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ•mol-1，則CH4與O2反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式為2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=-46kJ•mol-1；
（2）如圖所示，裝置Ⅰ為甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液），通過裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)鐵棒上鍍銅．
①a處應(yīng)通入CH4（填“CH4”或“O2”），b處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是2H2O+O2+4e-═4OH-；
②電鍍結(jié)束后，裝置Ⅰ中溶液的pH變�。ㄌ顚憽白兇蟆薄白冃　被颉安蛔儭保峦�，裝置Ⅱ中Cu2+的物質(zhì)的量濃度不變；
③若將裝置I中電解質(zhì)溶液換成硫酸溶液，則在工作過程中H+ 移向b電極（填“a”或“b”），a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+．
（3）．若將③生成的CO24.48L（換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下）通入1L 0.3mol/L的NaOH溶液中，下列關(guān)系正確的是BCD
A．c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（HCO3-）+c（CO32-）
B．2c（Na+）=3[c（CO32-）+c（HCO3-）+c（H2CO3）]
C．c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）
D．2c（OH-）+c（CO32-）=c（HCO3-）+3c（H2CO3）+2c（H+）

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

19．下列有關(guān)敘述正確的是（　�。�
A．電解飽和食鹽水時，陰極的電極反應(yīng)式為  2Cl--2e-═Cl2↑
B．放電時，鉛蓄電池中硫酸濃度不斷減小
C．氫氧燃料電池中，當(dāng)電路上有1mol 電子通過時，則正極上消耗氧氣為5.6L
D．以鋅片、銅片、稀硫酸組成原電池，當(dāng)溶液中通過0.2mol電子時，負(fù)極減輕6.5g

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

20．在相同溫度下，等體積等物質(zhì)的量濃度的4種稀溶液：①Na2SO4、②H2SO4、③NaHSO4、④Na2S中所含離子種類由多到少的順序是（　�。�
A．①=④＞③=②B．④=①＞③＞②C．①＞④＞③＞②D．④＞①=③＞②

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