Question

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(guò)程如下：
Ⅰ．向廢金屬屑中加入過(guò)量的NaOH溶液，充分反應(yīng)后過(guò)濾；
Ⅱ．向Ⅰ所得固體中加入過(guò)量稀H₂SO₄，充分反應(yīng)后過(guò)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(wú)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(wú)毒的新型綠色水處理劑．
①Na₂FeO₄中鐵元素的化合價(jià)是+6價(jià)，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(shí)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．

Answer 1

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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)過(guò)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(guò)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(guò)過(guò)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(xiě)成離子方程式；
（4）根據(jù)化合物中化合價(jià)代數(shù)和為零可知，高鐵酸鈉中鐵顯+6價(jià)，有強(qiáng)氧化性，在凈水時(shí)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(guò)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根據(jù)化合物中化合價(jià)代數(shù)和為零可知，高鐵酸鈉中鐵顯+6價(jià)，有強(qiáng)氧化性，
故答案為：+6；氧化性；
②在凈水時(shí)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(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)．