Question

14．某研究性學習小組對一批未知成分的合金廢料進行了如下處理：

請回答下列問題：
（1）分析上述實驗流程，確定該合金中肯定含有的成分是Fe、Cu（填化學式）．
（2）操作Ⅰ用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒．
（3）由濾渣D制取膽礬是一種綠色化學工藝．試劑b是一種常用的液態(tài)氧化劑，其化學式為H₂O₂；寫出該工藝中D→膽礬的化學方程式Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O．
（4）甲、乙兩位同學都驗證了反應(yīng)①生成的氣體是氫氣，甲同學認為合金中應(yīng)含鋁，但乙同學查閱資料得知硅也能與NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂SiO₃和H₂，因此認為合金中可能含硅，也可能同時含有鋁和硅．請設(shè)計方案證明合金中是否含有鋁和硅（寫出選用試劑、觀察到的現(xiàn)象及結(jié)論）：取少量濾液A于試管中，逐滴滴加稀鹽酸（或硫酸或硝酸）至過量，若先生成白色沉淀，后來沉淀又完全溶解，則合金中含有鋁，不含硅；若沉淀部分溶解，則合金中同時含有鋁和硅；若沉淀始終不溶，則合金中含有硅，不含鋁．
（5）濾液C中鐵元素的含量可以用酸性KMnO₄溶液滴定法測定．用離子方程式表示該滴定法的反應(yīng)原理：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．

Answer 1

分析 合金廢料加入足量氫氧化鈉溶液得到氣體，依據(jù)最后得到的晶體可知一定存在鐵和銅，同時含有與氫氧化鈉反應(yīng)生成氣體的應(yīng)可能為Al或Si等，濁液中含有鐵、銅，過濾后濾渣B加入稀硫酸鐵溶解生成濾液C為硫酸亞鐵溶液，濾渣D為銅，在稀硫酸溶液中加入過氧化氫，氧化銅反應(yīng)生成硫酸銅溶液，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體，
（1）依據(jù)題干信息，結(jié)合流程中的溶解情況計算得到，最后得到藍礬說明濾渣B中含有金屬銅，證明合金中含有銅，綠礬中含有硫酸亞鐵，證明合金中含有鐵；
（2）操作Ⅰ為過濾，根據(jù)過濾操作判斷所需儀器；
（3）雙氧水是一種綠色氧化劑，可以實現(xiàn)金屬銅和硫酸之間的反應(yīng)；
（4）合金中若有有鋁和硅，則在濾液A中含有偏鋁酸鈉和硅酸鈉，利用氫氧化鋁溶于強酸溶液，硅酸不溶于酸設(shè)計實驗驗證；
（5）亞鐵離子能被高錳酸根離子氧化成鐵離子，高錳酸根被還原成錳離子，利用電荷守恒和元素守恒可寫出離子方程式；

解答 解：合金廢料加入足量氫氧化鈉溶液得到氣體，依據(jù)最后得到的晶體可知一定存在鐵和銅，同時含有與氫氧化鈉反應(yīng)生成氣體的應(yīng)可能為Al或Si等，濁液中含有鐵、銅，過濾后濾渣B加入稀硫酸鐵溶解生成濾液C為硫酸亞鐵溶液，濾渣D為銅，在稀硫酸溶液中加入過氧化氫，氧化銅反應(yīng)生成硫酸銅溶液，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體，
（1）依據(jù)題干信息，結(jié)合流程中的溶解情況計算得到，最后得到藍礬說明濾渣B中含有金屬銅，證明合金中含有銅，綠礬中含有硫酸亞鐵，證明合金中含有鐵，
故答案為：Fe、Cu；
（2）操作Ⅰ為過濾，過濾用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒，
故答案為：漏斗、燒杯、玻璃棒；
（3）雙氧水是一種綠色氧化劑，可以實現(xiàn)金屬銅和硫酸之間的反應(yīng)，試劑b是一種常用的液態(tài)氧化劑，所以b為H₂O₂，銅→膽礬的化學方程式為Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，
故答案為：H₂O₂；Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（4）合金中若有有鋁和硅，則在濾液A中含有偏鋁酸鈉和硅酸鈉，利用氫氧化鋁溶于強酸溶液，硅酸不溶于酸設(shè)計實驗驗證，設(shè)計實驗證明合金中是否含有鋁和硅的
方案為取少量濾液A于試管中，逐滴滴加稀鹽酸（或硫酸或硝酸）至過量，若先生成白色沉淀，后來沉淀又完全溶解，則合金中含有鋁，不含硅；若沉淀部分溶解，則合金中同時含有鋁和硅；若沉淀始終不溶，則合金中含有硅，不含鋁，
故答案為：取少量濾液A于試管中，逐滴滴加稀鹽酸（或硫酸或硝酸）至過量，若先生成白色沉淀，后來沉淀又完全溶解，則合金中含有鋁，不含硅；若沉淀部分溶解，則合金中同時含有鋁和硅；若沉淀始終不溶，則合金中含有硅，不含鋁；
（5）亞鐵離子能被高錳酸根離子氧化成鐵離子，高錳酸根被還原成錳離子，反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．

點評 本題考查了物質(zhì)定量測定的實驗方法應(yīng)用，物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用和判斷是解題關(guān)鍵，數(shù)據(jù)分析和計算是難點，主要考查了鐵、鋁、銅及其化合物性質(zhì)的綜合應(yīng)用和分離方法，題目難度中等．