Question

为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用，甲同学设计的实验方案如下：

请回答下列问题：
（1）铁在元素周期表中的位置是

 

．
（2）写出反应①的化学方程式

 

，反应②生成沉淀的离子反应方程式

 

．
（3）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）：

 

 

．
（4）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

 

．
（5）若考虑绿色化学工艺，在滤渣E中加入稀硫酸和试剂Y制胆矾晶体，试剂Y为无色液体，则反应④的总化学方程式为

 

；若不考虑绿色化学工艺，所选试剂Y为1mol/L的硝酸，欲使3molCu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：金属的回收与环境、资源保护

专题：实验设计题

分析：合金加入足量的烧碱溶液后，金属铝溶解，滤渣为铁、铜；滤液A中通入二氧化碳气体，得到氢氧化铝沉淀；滤渣B加入稀硫酸，铁与稀硫酸反应，且会形成铁铜原电池，滤渣E溶解于稀硝酸，蒸发结晶得到绿矾，据此分析．
（1）26号元素铁在元素周期表中的位置是：第四周期ⅠB族；
（2）金属铝可以和强碱发生反应生成偏铝酸盐和氢气；偏铝酸盐可以和二氧化碳气体反应生成氢氧化铝沉淀；
（3）滤液D中含有的金属离子是亚铁离子，根据亚铁离子的检验方法来回答；
（4）在滤渣B中滴加稀硫酸时，溶液中铜、铁与稀硫酸形成了原电池；
（5）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，由铜和硝酸、硫酸反应化学方程式求算．

解答： 解：合金加入足量的烧碱溶液后，金属铝溶解，滤渣为铁、铜；滤液A中通入二氧化碳气体，得到氢氧化铝沉淀；滤渣B加入稀硫酸，铁与稀硫酸反应，且会形成铁铜原电池，滤渣E溶解于稀硝酸，蒸发结晶得到绿矾，据此分析．
（1）26号元素铁在元素周期表中的位置是：第四周期ⅠB族，
故答案为：第四周期ⅠB族；
（2）金属铝可以和强碱氢氧化钠发生反应生成偏铝酸钠和氢气，即2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀，即AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）亚铁离子可以和强碱反应生成氢氧化亚铁沉淀，迅速被氧化为氢氧化铁，故亚铁离子的检验方法：取少量滤液D加入NaOH溶液，产生白色沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，
故答案为：取少量滤液D加入NaOH溶液，产生白色沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；
（4）在滤渣B中滴加稀硫酸时，溶液中铜、铁与稀硫酸形成了许多微小的原电池，构成了电化学腐蚀，加快了反应速率，
故答案为：铜、铁与稀硫酸形成了原电池；
（5）双氧水是一种绿色氧化剂，在双氧水的作用下，金属铜可以和硫酸发生反应：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，铜和硝酸、硫酸反应化学方程式：3Cu+2HNO₃+3H₂SO=3CuSO₄++2NO↑+4H₂O，3mol Cu全部溶解消耗硝酸2mol，则该硝酸的体积=

2mol

1mol/L

=2L，
故答案为：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；2．

点评：本题为生产流程题，涉及金属的回收、环境保护、氧化还原反应、物质的分离提纯和除杂等问题，题目较为综合，做题时注意仔细审题，从题目中获取关键信息．本题难度中．