题目内容

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.

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.

练习册系列答案
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已知:几种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图2所示.
(1)过滤时需要的主要玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯.
(2)加入BaCl2的目的是除去杂质离子,检验已沉淀完全的方法是:静置,取上层清液加入BaCl2,若无白色沉淀,则SO42-沉淀完全.加MgO后过滤所得滤渣的主要成分BaSO4和Fe(OH)3
(3)加入NaClO3饱和溶液发生反应为:MgCl2+2NaClO3═Mg(ClO32+2NaCl↓,再进一步制取Mg(ClO32•6H2O的实验步骤依次为:①蒸发浓缩;②趁热过滤;③冷却结晶;④过滤、洗涤、干燥.
(4)产品中Mg(ClO32•6H2O含量的测定:(Mg(ClO32•6H2O的摩尔质量为299g/mol)
步骤1:准确称量3.50g产品配成100mL溶液.
步骤2:取10.00mL溶液于锥形瓶中,加入10.00mL稀硫酸和20.00mL 1.000mol•L-1的FeSO4溶液,微热.
步骤3:冷却至室温,用0.100mol•L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定未被氧化的Fe2+至终点.
步骤4:将步骤2、3重复两次,平均消耗K2Cr2O7标准溶液15.00mL
①步骤2中发生反应的离子方程式为:ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O.
②步骤3中发生反应的离子方程式为:Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O.
③若配制K2Cr2O7标准溶液时未洗涤烧杯,则产品中Mg(ClO32•6H2O的含量会偏低(填“偏高”、“偏低”或“不变”).
④产品中Mg(ClO32•6H2O的质量分数.78.3%.

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