Question

為了確定一批合金廢料的成分并加以回收利用，某同學擬定了如圖實驗方案：

請回答下列問題：
（1）從上述信息可確定該合金中一定含有Fe 和

 

（填化學式）．
（2）“試劑a”是一種不引入雜質(zhì)的綠色氧化劑，該氧化劑的化學式為

 

；濾渣D、稀硫酸和試劑a總反應的化學方程式為

 

．
（3）若反應①產(chǎn)生的氣體是H₂，則驗證濾液A只含NaAlO₂、不含Na₄SiO₄（H₄SiO₄白色膠狀沉淀）的方法是：取少量濾液A于試管中，滴加

 

．
（4）取質(zhì)量均為13.2g的濾渣B四份，分別加入相同濃度，不同體積的稀HNO₃充分反應，標準狀況下所生成的
NO（設還原產(chǎn)物只有一種）體積與剩余固體金屬的質(zhì)量如下表：

實驗編號	①	②	③	④
稀HNO3體積（mL）	100	200	300	400
剩余金屬質(zhì)量（g）	9.0	4.8	0	0
NO體積（L，標況）	1.12	2.24	3.36	4.48

①實驗①最先溶解的金屬是

 

；
②實驗④中金屬全部溶解后，再發(fā)生的反應是Fe²⁺和HNO₃，則濾渣B中Fe的質(zhì)量分數(shù)為

 

%（精確到0.1%）．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)題干信息，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；
（2）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；
（3）合金中的鋁在過量氫氧化鈉溶液中溶解生成偏鋁酸鈉和氫氣，利用氫氧化鋁溶于強酸溶液，硅酸不溶于酸設計實驗驗證；
（4））①金屬鐵的活潑性強于銅，根據(jù)金屬鐵和硝酸發(fā)生反應的情況來書寫；
②先判斷酸是否完全反應，再根據(jù)金屬活動性判斷反應的金屬及生成的金屬離子價態(tài)，根據(jù)1、2兩組數(shù)據(jù)，結(jié)合采用極限法分析，確定剩余固體的成分，據(jù)此來計算即可．

解答：解：（1）由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，故答案為：Cu；
（2）雙氧水是一種綠色氧化劑，在雙氧水的作用下，金屬銅可以和硫酸發(fā)生反應：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，
故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（3）這里主要利用氫氧化鋁溶于強酸溶液，硅酸不溶于酸的特點設計實驗驗證，方法為：取少量濾液A于試管中，滴加鹽酸，開始生成白色沉淀為氫氧化鋁，繼續(xù)滴加鹽酸，氫氧化鋁會溶解生成氯化鋁，若無白色沉淀現(xiàn)象證明不含硅酸鈉；
故答案為：過量鹽酸，先有白色沉淀生成，繼續(xù)滴加鹽酸，白色沉淀全部溶解證明不不含硅酸鈉；
（4）①9g濾渣是金屬鐵銅混合物，鐵的還原性大于銅，所以鐵先反應，實驗①中發(fā)生反應的化學方程式為：
3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
②在題目已知屬全部溶解后，再發(fā)生的反應是Fe²⁺和HNO₃反應前提下，
實驗①中，生成1.12LNO，轉(zhuǎn)移電子數(shù)=

1.12L

22.4L/mol

×(5-2)=0.15mol，若實驗①中金屬只有Fe發(fā)生反應，發(fā)生反應的Fe是4.2g（13.2g-9.0g），則Fe轉(zhuǎn)移電子數(shù)=

4.2g

56g/mol

×(2-0)=0.15mol，因此，實驗①中只有Fe發(fā)生反應；
實驗②中，反應掉的金屬質(zhì)量=13.2g-4.8g=8.4g，生成NO氣體2.24L，均是實驗①的2倍，因此，實驗②濾渣中也只有Fe參與反應；
實驗③中，在②基礎上，假設繼續(xù)反應掉的4.8g是銅的質(zhì)量，則Cu轉(zhuǎn)移電子數(shù)=

4.8g

64g/mol

×(2-0)=0.15mol，和多生成的1.12LNO轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，因此可以判定13.2g濾渣中Fe是4.2g+4.2g=8.4g，Cu是4.8g；
故濾渣中Fe的質(zhì)量分數(shù)=

8.4g

13.2g

×100%=63.6%．
故答案為：63.6%．

點評：本題考查了物質(zhì)定量測定的實驗方法應用，物質(zhì)性質(zhì)的應用和判斷是解題關鍵，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)的綜合應用和分離方法，題目難度較大．