Question

14．某研究性学习小组对一批未知成分的合金废料进行了如下处理：

请回答下列问题：
（1）分析上述实验流程，确定该合金中肯定含有的成分是Fe、Cu（填化学式）．
（2）操作Ⅰ用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒．
（3）由滤渣D制取胆矾是一种绿色化学工艺．试剂b是一种常用的液态氧化剂，其化学式为H₂O₂；写出该工艺中D→胆矾的化学方程式Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O．
（4）甲、乙两位同学都验证了反应①生成的气体是氢气，甲同学认为合金中应含铝，但乙同学查阅资料得知硅也能与NaOH溶液反应生成Na₂SiO₃和H₂，因此认为合金中可能含硅，也可能同时含有铝和硅．请设计方案证明合金中是否含有铝和硅（写出选用试剂、观察到的现象及结论）：取少量滤液A于试管中，逐滴滴加稀盐酸（或硫酸或硝酸）至过量，若先生成白色沉淀，后来沉淀又完全溶解，则合金中含有铝，不含硅；若沉淀部分溶解，则合金中同时含有铝和硅；若沉淀始终不溶，则合金中含有硅，不含铝．
（5）滤液C中铁元素的含量可以用酸性KMnO₄溶液滴定法测定．用离子方程式表示该滴定法的反应原理：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．

Answer 1

分析 合金废料加入足量氢氧化钠溶液得到气体，依据最后得到的晶体可知一定存在铁和铜，同时含有与氢氧化钠反应生成气体的应可能为Al或Si等，浊液中含有铁、铜，过滤后滤渣B加入稀硫酸铁溶解生成滤液C为硫酸亚铁溶液，滤渣D为铜，在稀硫酸溶液中加入过氧化氢，氧化铜反应生成硫酸铜溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铜晶体，
（1）依据题干信息，结合流程中的溶解情况计算得到，最后得到蓝矾说明滤渣B中含有金属铜，证明合金中含有铜，绿矾中含有硫酸亚铁，证明合金中含有铁；
（2）操作Ⅰ为过滤，根据过滤操作判断所需仪器；
（3）双氧水是一种绿色氧化剂，可以实现金属铜和硫酸之间的反应；
（4）合金中若有有铝和硅，则在滤液A中含有偏铝酸钠和硅酸钠，利用氢氧化铝溶于强酸溶液，硅酸不溶于酸设计实验验证；
（5）亚铁离子能被高锰酸根离子氧化成铁离子，高锰酸根被还原成锰离子，利用电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式；

解答 解：合金废料加入足量氢氧化钠溶液得到气体，依据最后得到的晶体可知一定存在铁和铜，同时含有与氢氧化钠反应生成气体的应可能为Al或Si等，浊液中含有铁、铜，过滤后滤渣B加入稀硫酸铁溶解生成滤液C为硫酸亚铁溶液，滤渣D为铜，在稀硫酸溶液中加入过氧化氢，氧化铜反应生成硫酸铜溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铜晶体，
（1）依据题干信息，结合流程中的溶解情况计算得到，最后得到蓝矾说明滤渣B中含有金属铜，证明合金中含有铜，绿矾中含有硫酸亚铁，证明合金中含有铁，
故答案为：Fe、Cu；
（2）操作Ⅰ为过滤，过滤用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒；
（3）双氧水是一种绿色氧化剂，可以实现金属铜和硫酸之间的反应，试剂b是一种常用的液态氧化剂，所以b为H₂O₂，铜→胆矾的化学方程式为Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，
故答案为：H₂O₂；Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（4）合金中若有有铝和硅，则在滤液A中含有偏铝酸钠和硅酸钠，利用氢氧化铝溶于强酸溶液，硅酸不溶于酸设计实验验证，设计实验证明合金中是否含有铝和硅的
方案为取少量滤液A于试管中，逐滴滴加稀盐酸（或硫酸或硝酸）至过量，若先生成白色沉淀，后来沉淀又完全溶解，则合金中含有铝，不含硅；若沉淀部分溶解，则合金中同时含有铝和硅；若沉淀始终不溶，则合金中含有硅，不含铝，
故答案为：取少量滤液A于试管中，逐滴滴加稀盐酸（或硫酸或硝酸）至过量，若先生成白色沉淀，后来沉淀又完全溶解，则合金中含有铝，不含硅；若沉淀部分溶解，则合金中同时含有铝和硅；若沉淀始终不溶，则合金中含有硅，不含铝；
（5）亚铁离子能被高锰酸根离子氧化成铁离子，高锰酸根被还原成锰离子，反应的离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．

点评 本题考查了物质定量测定的实验方法应用，物质性质的应用和判断是解题关键，数据分析和计算是难点，主要考查了铁、铝、铜及其化合物性质的综合应用和分离方法，题目难度中等．