Question

垃圾是放错地方的资源，工业废料也可以再利用．某化学兴趣小组在实验室中用废弃的含铝、铁、铜的合金制取硫酸铝溶液、硝酸铜晶体和铁红（Fe₂O₃）．实验方案如下：

（1）写出滤液A中加入足量硫酸后所发生反应的离子方程式：

 

（2）已知Fe（OH）₃沉淀的pH是3～4，溶液C通过调节pH可以使Fe³⁺沉淀完全．下列物质中，可用作调整溶液C的pH的试剂是

 

（填序号）
A．铜粉          B．氨水          C．氢氧化铜          D．碱式碳酸铜
（3）常温，若溶液C中金属离子均为1mol?L^-1，Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，pH=4，溶液中c（Fe³⁺）=

 

，此时

 

Cu（OH）₂沉淀生成（填“有”或“无”）．
（4）将20mL Al₂（SO4）₃溶液与等物质的量浓度的Ba（OH）₂溶液70mL混合，反应的离子方程式为

 

．
（5）在0.1L的混合酸溶液中，c（HNO₃）=2mol?L^-1，cH2SO₄）=3mol?L^-1，将0.3mol的铜放入充分反应后，被还原的HNO₃的物质的量为

 

．
．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）铝、铁、铜的合金中只有铝与KOH溶液反应，生成AlO₂^-和H₂；
（2）溶液C通过调节pH可以使Fe³⁺沉淀完全，加入的物质能消耗氢离子，但是不能引入新的杂质；
（3）根据Ksp[Fe（OH）₃]和溶液中氢氧根离子的浓度计算c（Fe³⁺）；Qc与Ksp[Cu（OH）₂]的相对大小判断；
（4）将20mL Al₂（SO₄）₃溶液与等物质的量浓度的Ba（OH）₂溶液70mL混合，则二者的物质的量之比为2：7，根据物质的量关系写方程式；
（5）根据反应3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O进行判断．

解答： 解：（1）铝、铁、铜的合金中只有铝与KOH溶液反应，生成AlO₂^-和H₂，反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）溶液C通过调节pH可以使Fe³⁺沉淀完全，应加入CuO、碱式碳酸铜或氢氧化铜，而加入铜粉生成Fe²⁺，加入氨水引入新的杂质，故答案为：CD；
（3）已知溶液的pH=4，则c（H⁺）=10^-4mol/L，c（OH^-）=10^-10mol/L，Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38=c（Fe³⁺）×c³（OH^-），所以c（Fe³⁺）=4.0×10^-8mol/L；
已知溶液中氢氧根离子的浓度为10^-10mol/L，则Qc=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=1×（10^-10）²=10^-20＜Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，所以没有氢氧化铜沉淀生成；
故答案：4.0×10^-8；无；
（4）将20mL Al₂（SO₄）₃溶液与等物质的量浓度的Ba（OH）₂溶液70mL混合，则二者的物质的量之比为2：7，则反应时铝离子与氢氧根离子的物质的量之比为1：3.5，所以有部分氢氧化铝转化为偏铝酸根离子，其离子方程式为：2Al³⁺+3SO₄^2-+3Ba²⁺+7OH^-═AlO₂^-+Al（OH）₃↓+3BaSO₄↓+2H₂O；
故答案为：2Al³⁺+3SO₄^2-+3Ba²⁺+7OH^-═AlO₂^-+Al（OH）₃↓+3BaSO₄↓+2H₂O；
（5）n（HNO₃）=0.1L×2mol/L=0.2mol，n（H₂SO₄）=0.1L×3mol/L=0.3mol，
则n（H⁺）=0.2mol+2×0.3mol=0.8mol，n（NO₃^-）=0.2mol，n（Cu）=0.3mol，
由反应3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，0.2molNO₃^-完全被还原；
故答案为：0.2mol．

点评：本题主要考查了物质的分离提纯和制备，题目涉及离子反应方程式的书写、除杂质、氧化还原反应、溶度积的有关计算等，综合性较强，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．