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    3．某工厂的废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3，该厂用上述废金属屑制取新型高效水处理剂Na2FeO4（高铁酸钠）等产品，过程如下：
    I．向废金属屑中加入过量的NaOH溶液，充分反应后过滤；
    II．向I所得固体中加入过量稀H2SO4，充分反应后过滤；
    III．向II所得固体中继续加入热的稀H2SO4，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液；
    IV．…
    （1）步骤I中发生反应的化学方程式为2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑、Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O．
    （2）步骤II所得的滤液中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe3+，用离子方程式解释其可能的原因2Fe3++Fe═3Fe2+．
    （3）步骤III获得CuSO4溶液的离子方程式为2Cu+O2+4H+═2Cu2++2H2O．
    （4）步骤II所得滤液经进一步处理可制得Na2FeO4，流程如下：

    ①测得滤液中c（Fe2+） 为a mol•L-1，若要处理1m3滤液，理论上需要消耗25% 的H2O2溶液68akg（用含a的代数式表示）．
    ②写出由Fe（OH）3制取Na2FeO4的化学方程式2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3NaCl+5H2O．

    分析 利用主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3的废金属屑制取新型高效水处理剂Na2FeO4，首先利用铝及其氧化物的两性性质用NaOH溶液溶解后再过滤除去，再用稀硫酸溶液滤渣，得到含有Fe2+、Fe3+的混合溶液并过虑除去铜，副产品Cu可以用热的稀硫酸并通氧气的情况下溶解得到硫酸铜溶液，滤液可通过氧化使溶液里只存在Fe3+，然后滴加NaOH溶液得到Fe（OH）3沉淀，再将经过过滤洗涤得到的Fe（OH）3固体溶解在NaOH和NaClO的混合溶液里可制目标产物；
    （1）Al和Al2O3都有两性，加入过量的NaOH溶液，可溶解铝、氧化铝得到可溶性的偏铝酸钠溶液，通过过滤可除去；
    （2）步骤Ⅱ在用稀硫酸溶解氧化铁生成硫酸铁，同时混合物中的铁会还原硫酸铁生成硫酸亚铁；
    （3）铜能溶解在不断通氧气的热的稀硫酸中得到硫酸铜溶液，反应中氧气作氧化剂，还原产物为水，发生的化学方程式为2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O，再改写成离子方程式；
    （4）①溶液中亚铁离子被氧化为Fe3+，双氧水在反应中氧元素的化合价从-1价降低到-2价，得到1个电子，因此发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，由此可根据消耗的过氧化氢的质量，通过电子守恒进行计算；
    ②铁元素的化合价从+3价升高到+6价失去3个电子，次氯酸钠中氯元素的化合价从+1价降低到-1 价，得到2个电子．因此根据电子得失守恒可知还原剂与氧化剂的物质的量之比=2：3；根据原子守恒可知，反应中还有水生成，依据原子守恒配平书写化学方程式．

    解答 解：（1）利用Al和Al2O3和Fe2O3的两性，用过量的NaOH溶液除去废金属屑中的Al和Al2O3发生反应的化学方程式为2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑、Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O，故答案为：2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑、Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O；
    （2）氧化铁溶于硫酸生成硫酸铁，同时混合物中的铁会还原硫酸铁生成硫酸亚铁，反应的离子方程式：2Fe3++Fe=3Fe2+，故答案为：2Fe3++Fe=3Fe2+；
    （3）铜溶解在不断通氧气的热的稀硫酸中得到硫酸铜溶液，发生反应的离子方程式为2Cu+O2+4H+═2Cu2++2H2O，故答案为：2Cu+O2+4H+═2Cu2++2H2O；
    （4）①液中亚铁离子的物质的量是1000amol，生成氢氧化铁失去1000amol电子．双氧水在反应中氧元素的化合价从-1价降低到-2价，得到1个电子，因此1mol双氧水在反应中得到2mol电子．设需要双氧水溶液的质量是m，则根据电子得失守恒可知$\frac{m×25%}{34g/mol}$×2=1000amol，解得m=68000ag=68akg，故答案为：68a；
    ②铁元素的化合价从+3价升高到+6价失去3个电子，次氯酸钠中氯元素的化合价从+1价降低到-1 价，得到2个电子．因此根据电子得失守恒可知还原剂与氧化剂的物质的量之比=2：3；根据原子守恒可知，反应中还有水生成，依据原子守恒配平书写化学方程式，反应的化学方程式为：2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O，故答案为：2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O．

    点评 本题考查物质的制备方案的设计，题目难度中等，解答本题时注意把握题给信息，学习中注重知识迁移能力的培养．

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    9．下列叙述正确的是（　　）
    A．生石灰用作食品抗氧化剂
    B．Cl2+2Br-═2Cl-+Br2、Zn+Cu2+═Zn2++Cu均为单质被还原的置换反应
    C．将KI和FeCl3溶液在试管中混合后，加入CCl4振荡、静置，下层溶液显紫红色，氧化性：Fe3+＞I2
    D．用含硅胶，铁粉的透气小袋与食品一起密封包装，这个过程不涉及化学变化

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    科目：高中化学 来源： 题型：多选题

    10．下列实验操作说法中，正确的是（　　）
    A．选用酒精作为萃取剂从碘水中萃取碘
    B．蒸发操作时，待蒸发皿中的水分完全蒸干后再停止加热
    C．在做蒸馏实验时，冷凝器中的水流方向应该与馏分的流动方向相反
    D．分液操作时，分液漏斗中下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出
    E．蒸馏操作时，应使温度计水银球插入蒸馏烧瓶中液面下，但不能接触瓶底
    F．分液漏斗使用前不需检查是否漏水，但需要用蒸馏水洗涤2-3次

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    7．氢气、一氧化碳、烷烃均是常见的燃料．请回答下列问题：
    （1）将1g H2和32g O2混合点燃，充分反应生成液态水时放出143kJ热量，相同条件下3mol H2和32g O2混合充分燃烧生成液态水时放出的热量是572KJ．
    （2）一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷生成二氧化碳和气态水时放出热量Q kJ（Q＞0）．经测定完全吸收该反应生成CO2需消耗5mol•L-1的KOH溶液200mL，此时恰好生成正盐．则此条件下反应C4H10（g）+$\frac{13}{2}$O2═4CO2（g）+5H2O（g）的△H=-8QkJ/mol．
    （3）现有CO、H2和CO2组成的混合气体112L（标准状况下），完全燃烧后放出的总能量为424.5kJ，且生成18g液态水，则混合气体中H2的体积为22.4L．
    （4）在一定条件下，氢气、丙烷燃烧的热化学方程式：
    2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-572kJ•mol-1
    C3H8（g）+5O2（g）═3CO2（g）+4H2O（l）△H=-2220kJ•mol-1
    氢气和丙烷的混合气体4mol完全燃烧时放出热量3078kJ，则氢气和丙烷的体积比为3：1．

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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    14．下列说法中正确的是（　　）
    A．从组成上来说，Na2SO4 是钠盐、硫酸盐、正盐
    B．氧化物不是碱性氧化物就是酸性氧化物
    C．非金属氧化物一定是酸性氧化物
    D．不含杂质的盐酸是纯净物

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    8．新化一中化学奥赛小组在Fe（OH）3胶体的制备实验中，有甲、乙、丙三名同学分别进行了如下操作：
    甲同学：向1mol•L-1的FeCl3溶液中加少量NaOH溶液．
    乙同学：直接加热饱和FeCl3溶液．
    丙同学：向25mL沸水中逐滴加入5～6滴FeCl3饱和溶液；继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热．
    试回答下列问题：
    （1）其中操作正确的同学是丙同学．
    （2）证明有Fe（OH）3胶体生成的实验操作是用激光笔照射溶液，若出现明显的光路，则说明有Fe（OH）3胶体生成写出制得Fe（OH）3胶体的化学方程式FeCl3+3H2O（沸水）?Fe（OH）3（胶体）+3HCl．
    （3）在胶体中加入电解质溶液或带有相反电荷的胶体微粒能使胶体微粒沉淀出来．丁同学利用所制得的Fe（OH）3胶体进行实验：①将其装入U形管内，用石墨作电极，通电一段时间后发现阴极区附近的颜色逐渐变深，这表明Fe（OH）3胶体微粒带正（填“正”或“负”）电荷．②向其中加入饱和Na2SO4溶液，产生的现象是有红褐色沉淀生成．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    15．明矾石的主要成分是K2SO4•Al2（SO4）3•2Al2O3•6H2O，此外还含有少量Fe2O3杂质．利用明矾石来制备Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工艺流程如下：
    请回答下列问题：
    （1）“焙烧”过程中反应的化学方程式为2Al2（SO4）3+3S=2Al2O3+9SO2，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比是2：1．若生成102g Al2O3，转移的电子数目为6NA．
    （2）写出化学式：沉淀Ⅰ是Al（OH）3，沉淀Ⅱ是Fe（OH）3．
    （3）熟料溶解时反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O．
    （4）溶液经加硫酸调节pH后，过滤、洗涤，可得沉淀Ⅰ，证明沉淀Ⅰ已洗涤干净的实验操作和现象是取最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已将沉淀洗干净．
    （5）写出Cl2将沉淀Ⅱ氧化为K2FeO4的化学方程式：2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O．
    （6）“焙烧”过程中生成的SO2可用于制H2SO4．已知25℃，101kPa时：
    2SO2（g）+O2（g）?2SO3 （g）△H1=-197.0kJ•mol-1
    H2O（g）=H2O（l）△H2=-44.0kJ•mol-1
    2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）=2H2SO4 （l）△H3=-545kJ•mol-1
    则SO3 （g）和H2O（l）反应的热化学方程式为SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）△H=-130KJ/mol．
    （7）本工艺流程中可循环物质为H2SO4．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    12．羟基磷灰石[Ca5（PO4）3OH]是一种重要的生物无机材料．其常用的制备方法有两种：
    方法A：用浓氨水分别调Ca（NO3）2和（NH4）2HPO4溶液的pH约为12；在剧烈搅拌下，将（NH4）2HPO4溶液缓慢滴入Ca（NO3）2溶液中．
    方法B：剧烈搅拌下，将H3PO4溶液缓慢滴加到Ca（OH）2悬浊液中．
    3种钙盐的溶解度随溶液pH的变化如上图所示（图中纵坐标是钙离子浓度的对数），回答下列问题：
    （1）完成方法A和方法B中制备Ca5（PO4）3OH的化学反应方程式：
    ①5Ca（NO3）2+3（NH4）2HPO4+4NH3•H2O=Ca5（PO4）3OH↓+10NH4NO3+3H2O
    ②5Ca（OH）2+3H3PO4=Ca5（PO4）3OH↓+9H2O
    （2）与方法A相比，方法B的优点是唯一副产物为水，工艺简单．
    （3）方法B中，如果H3PO4溶液滴加过快，制得的产物不纯，其原因是反应液局部酸性过大，会有CaHPO4产生．
    （4）图中所示3种钙盐在人体中最稳定的存在形式是Ca5（PO4）3OH（填化学式）．
    （5）糖沾附在牙齿上，在酶的作用下产生酸性物质，易造成龋齿．结合化学平衡移动原理，分析其原因酸性物质使沉淀溶解平衡：Ca5（PO4）3OH（s）?5Ca2+（aq）+3PO43-（aq）+OH-（aq）向右移动，导致Ca5（PO4）3OH溶解，造成龋齿．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    13．A．《化学与生活》
    （1）改善空气质量，保护水资源，营造健康舒适的生存环境，已成为全人类的共识．
    ①向煤中加入石灰石作为脱硫剂，可以减少SO2的排放，生成CaSO4．发生反应的化学方程式为2CaCO3+O2+2SO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CaSO4+2CO2．
    ②自来水生产过程中通常要经过加入混凝剂、活性炭和臭氧等物质的处理，其中臭氧主要作用是消毒剂．
    ③硝酸型酸雨的形成主要是由汽车排放的尾气所致．采用给汽车安装尾气净化装置，使其中的有害气体NO，CO在催化剂作用下转化为无害气体是目前最有效的方法，反应的化学方程式为2NO+2CO=N2+2CO2．
    （2）合理膳食、合理用药是人体健康的需要．
    ①某肉制品包装上印有相关配料：精选瘦肉、食盐、亚硝酸钠、苯甲酸钠．其中属于调味剂的是食盐，属于发色剂的是亚硝酸钠，属于防腐剂的是苯甲酸钠．
    ②维生素C是一种重要维生素，能防治坏血病．用淀粉溶液、碘水为试剂，验证维生素C具有还原性的实验操作和现象是取少许淀粉溶液，加入数滴碘水呈蓝色，再加入维生素C，振荡后溶液蓝色褪去．
    ③某品牌抗酸药的主要成分有糖衣、碳酸镁、淀粉．写出该抗酸药发挥功效时的离子方程式：MgCO3+2H+═Mg2++CO2↑+H2O．
    ④餐饮业产生的“地沟油”的主要成分是油脂．综合利用“地沟油”的一种方法是将“地沟油”中的油脂水解以获取高级脂肪酸和甘油（填名称）．将废弃塑料进行裂解处理，可以获得乙烯、丙烯等化工原料．
    （3）生活中所用的物品离不开各种材料．
    ①用于包装食品的塑料袋，应用聚乙烯塑料 （填“聚乙烯塑料”或“聚氯乙烯塑料”）；制作电源插座的塑料是热固性塑料 填“热塑性塑料”或“热固性塑料”）．
    ②炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含NaCl），第二天便会因腐蚀出现红褐色锈斑．
    试回答：铁锅的腐蚀主要是由吸氧腐蚀造成的．为防止轮船的船体在海水中被腐蚀，一般在船身连接锌块（填“锌块”或“铜块”）．
     ③在普通玻璃制造过程中，碳酸钙与二氧化硅在高温下发生反应的化学方程式是
    CaCO3+SiO2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO3+CO2↑．橡胶是制造轮胎的重要原料，天然橡胶通过硫化措施，使它的分子转化为网状结构，从而增大橡胶的强度．

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