Question

工业上可以利用含铝、铁、铜合金的废料获得的绿矾（FeSO₄?7H₂O）、胆矾等，甲同学设计的实验方案如下：

请回答：
（1）操作①、操作②所用的玻璃仪器是

 

；沉淀C的化学式为

 

．
（2）为了检测滤液D中含有的金属离子，可设计实验方案为（试剂自选）：

 

．
（3）在滤渣B中滴加稀硫酸时，发现反应速率比一般的铁粉反应要快，其原因是

 

．
（4）若考虑绿色化学工艺，在滤渣E中加入稀硫酸和H₂O₂制胆矾晶体，则反应④的离子化学方程式为

 

；若不考虑绿色化学工艺，所选试剂Y为1mol/L HNO₃，欲使3mol Cu全部溶解且溶液中含铜元素的溶质仅为CuSO₄，则需该硝酸的体积

 

L．

Answer 1

考点：物质的分离、提纯的基本方法选择与应用

专题：

分析：含Al、Fe、Cu的合金加入足量的NaOH溶液，Al溶解为NaAlO₂溶液，Fe、Cu不反应，经过操作①过滤，所得的滤液A为NaAlO₂溶液，滤渣B为Fe、Cu；
向NaAlO₂溶液中通入足量CO₂，NaAlO₂和CO₂反应生成Al（OH）₃沉淀，加入稀盐酸后所得溶液F为AlCl₃溶液；
滤渣B为Fe、Cu，由于反应③可以将Fe、Cu分离且要得到绿矾（FeSO₄?7H₂O），故应加入稀硫酸；经操作②过滤后，所得的滤液D为FeSO₄溶液，滤渣E为Cu；向滤渣E中加入稀硫酸和试剂Y后，即能反应得胆矾CuSO₄?5H₂O，而由于Cu与稀硫酸不能直接反应，稀硫酸不能将铜氧化，故加入的试剂Y为氧化剂，据此分析．

解答： 解：含Al、Fe、Cu的合金加入足量的NaOH溶液，Al溶解为NaAlO₂溶液，Fe、Cu不反应，经过操作①过滤，所得的滤液A为NaAlO₂溶液，滤渣B为Fe、Cu；
向NaAlO₂溶液中通入足量CO₂，NaAlO₂和CO₂反应生成Al（OH）₃沉淀，加入稀盐酸后所得溶液F为AlCl₃溶液；
滤渣B为Fe、Cu，由于反应③可以将Fe、Cu分离且要得到绿矾（FeSO₄?7H₂O），故应加入稀硫酸；经操作②过滤后，所得的滤液D为FeSO₄溶液，滤渣E为Cu；向滤渣E中加入稀硫酸和试剂Y后，即能反应得胆矾CuSO₄?5H₂O，而由于Cu与稀硫酸不能直接反应，稀硫酸不能将铜氧化，故加入的试剂Y为氧化剂，
（1）由于操作①和操作②是过滤，故所用的玻璃仪器是玻璃棒、烧杯和漏斗；沉淀C为Al（OH）₃，故答案为：玻璃棒、烧杯和漏斗；Al（OH）₃；
（2）滤液D中含有的金属离子为Fe²⁺，检测方法是加入KSCN溶液，无现象，然后通入氯气，溶液变为血红色，说明溶液中有Fe²⁺，故答案为：加入KSCN溶液，无现象，然后通入氯气，溶液变为血红色，说明溶液中有Fe²⁺；
（3）在滤渣B中有Cu和Fe，在溶液中形成原电池，铁做负极，铜做正极，形成原电池能加快反应速率，故在滤渣B中滴加稀硫酸时，发现反应速率比一般的铁粉反应要快，故答案为：形成了铜铁原电池，加快反应速率；
（4）稀硫酸不能将铜氧化，故在滤渣E中加入稀硫酸和H₂O₂制胆矾晶体，是H₂O₂将Cu氧化为Cu²⁺，H₂O₂被还原为H₂O，稀硫酸只做酸，故离子方程式为：Cu+2H⁺+H₂O₂=Cu²⁺+2H₂O；若选试剂Y为1mol/L HNO₃，欲使3mol Cu全部溶解且溶液中含铜元素的溶质仅为CuSO₄，说明NO₃^-全部做了氧化剂被还原为NO，设需要的HNO₃溶液的体积为VL，即HNO₃的物质的量为Vmol，根据得失电子数守恒可知：3mol×2=Vmol×3，解得V=2L，
故答案为：Cu+2H⁺+H₂O₂=Cu²⁺+2H₂O；2．

点评：本题主要考查了怎样从工业废料中制取纯净物，注意从框图转化中找出有用信息，利用有关的化学反应进行解答，难度中等．