某酸性工业废水中含有SO${\;} {4}^{2-}$.Na+.Al3+.Fe3+.Fe2+.Cu2+.Au3+.NH${\;} {4}^{+}$等离子．我们可用常见的稀酸和烧碱溶液及废铁屑为原料把金(Au)等从废水中回收制取．设计工艺流程及转化如图:据对如图的分析填写下面空白(1)图中标号处①和⑧需加入的物质分别为NaOH.稀H2SO4．(2)写出⑤处发生� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

18．某酸性工业废水中含有SO${\;}_{4}^{2-}$、Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Au³⁺、NH${\;}_{4}^{+}$等离子．我们可用常见的稀酸和烧碱溶液及废铁屑为原料把金（Au）等从废水中回收制取．设计工艺流程及转化如图：

据对如图的分析填写下面空白（每空3分）
（1）图中标号处①和⑧需加入的物质分别为NaOH、稀H₂SO₄．
（2）写出⑤处发生的化学方程式：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．写出⑦处发生的化学方程式：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃．写出②处发生的离子方程式：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．写出⑩处发生的离子方程式：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（3）向上述J溶液中加入一定量的Fe、Al粉混合物充分反应后，反应体系会出现的情况可能是（填编号）a、b、e．
a．Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、无固体
b．Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、无固体
c．Al³⁺、Fe³⁺、析出Cu
d．Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、析出Fe
e．Al³⁺、Fe²⁺、析出Cu
（4）若向该工业废水中加入Na₂O₂固体，充分反应后，再加入过量的盐酸，则该溶液中的离子数目没有变化的是SO₄^2-、Al³⁺、Cu²⁺（不考虑Au³⁺）
（5）若向只含Al³⁺0.02mol•L^-1，10L的溶液中加入0.5LNaOH溶液后产生了3.9g氢氧化铝沉淀，则该NaOH的浓度可能为0.3或1.5mol•L^-1．

分析某酸性工业废水中含有SO₄^2-、Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Au³⁺、NH₄⁺等离子，加入过量铁粉过滤得到滤液A为SO₄^2-、Na⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺，滤渣G为Fe、Cu、Au，在滤液A中加入过量氢氧化钠溶液过滤得到滤液B为SO₄^2-、Na⁺、NH₃•H₂O、NaAlO₂，通入过量二氧化碳反应过滤得到沉淀为C为Al（OH）₃，反应③为氢氧化铝分解得到氧化铝，D为Al₂O₃，反应④为电解熔融氧化铝，Q为SO₄^2-、Na⁺、NH₄⁺、HCO₃^-，过滤得到E为Fe（OH）₂，在空气中防止得到F为氢氧化铁，加热分解发生反应⑥得到氧化铁，反应⑦是铝热反应，铝和氧化铁反应生铁和氧化铝，G中加入过量稀硫酸溶解铁，过滤得到I为Cu和Au，H为硝酸铁，反应⑨是加入还原剂得到亚铁盐溶液，I中加入过量稀硝酸溶解铜为硝酸铜，过滤得到金和滤液硝酸铜溶液，加入碱沉淀铜离子，生成氢氧化铜沉淀，反应为氢氧化铜分解生成氧化铜和水，
（1）图中标号处①和⑧需加入的物质分别为NaOH、稀H₂SO₄；
（2）⑤处发生的反应为Fe（OH）₂在空气中被氧化为氢氧化铁，⑦处发生的反应为铝热反应，铝和氧化铁反应生铁和氧化铝，②处发生的反应为过滤二氧化碳和偏铝酸钠溶液反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，⑩处发生的反应为铜和稀硝酸反应生成一氧化氮、硝酸铜和水；
（3）J溶液为过量的硝酸，硝酸铜溶液，加入一定量的Fe、Al粉混合物充分反应后，可能发生的反应依据还原性顺序为Al＞Fe＞Cu，氧化性HNO₃＞Cu²⁺＞H⁺，结合定量关系分析判断可能存在的离子和固体；
（4）溶液中加入过量的Na₂O₂固体，与水反应生成NaOH和氧气，放出热量，钠离子增大，Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，Fe²⁺减少；Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、NH₄⁺均与碱反应，铝离子转化为偏铝酸根离子，Fe³⁺转化为氢氧化铁，Cu²⁺转化为Cu（OH）₂、NH₄⁺转化为一水合氨和氨气，故NH₄⁺减少；再通入过量的稀盐酸，溶液中氢氧化铁转化为铁离子，铁离子增多，偏铝酸根离子转化为铝离子，铝离子，硫酸根离子和铜离子保持不变，依此进行判断；
（5）AlCl₃和NaOH反应，当NaOH不足时生成Al（OH）₃，当碱过量时，则生成NaAlO₂．而AlCl₃的物质的量为0.02mol•L^-1×10L=0.2mol，完全生成Al（OH）₃沉淀时，沉淀质量应为15.6g，大于实际沉淀质量为3.9g，说明有两种情况：一为沉淀不完全，只生成Al（OH）₃沉淀；另一种情况为沉淀部分溶解，既生成Al（OH）₃沉淀，又生成NaAlO₂，据此计算．

解答解：某酸性工业废水中含有SO₄^2-、Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Au³⁺、NH₄⁺等离子，加入过量铁粉过滤得到滤液A为SO₄^2-、Na⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺，滤渣G为Fe、Cu、Au，在滤液A中加入过量氢氧化钠溶液过滤得到滤液B为SO₄^2-、Na⁺、NH₃•H₂O、NaAlO₂，通入过量二氧化碳反应过滤得到沉淀为C为Al（OH）₃，反应③为氢氧化铝分解得到氧化铝，D为Al₂O₃，反应④为电解熔融氧化铝，Q为SO₄^2-、Na⁺、NH₄⁺、HCO₃^-，过滤得到E为Fe（OH）₂，在空气中防止得到F为氢氧化铁，加热分解发生反应⑥得到氧化铁，反应⑦是铝热反应，铝和氧化铁反应生铁和氧化铝，G中加入过量稀硫酸溶解铁，过滤得到I为Cu和Au，H为硝酸铁，反应⑨是加入还原剂得到亚铁盐溶液，I中加入过量稀硝酸溶解铜为硝酸铜，过滤得到金和滤液硝酸铜溶液，加入碱沉淀铜离子，生成氢氧化铜沉淀，反应为氢氧化铜分解生成氧化铜和水，
（1）图中标号处①和⑧需加入的物质分别为NaOH、稀H₂SO₄，故答案为：NaOH；稀H₂SO₄；
（2）⑤处发生的反应为Fe（OH）₂在空气中被氧化为氢氧化铁，反应的化学方程式为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，⑦处发生的反应为铝热反应，铝和氧化铁反应生铁和氧化铝，反应的化学方程式为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，②处发生的反应为过滤二氧化碳和偏铝酸钠溶液反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，
反应的离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，⑩处发生的反应为铜和稀硝酸反应生成一氧化氮、硝酸铜和水，反应的离子方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）J溶液为过量的硝酸，硝酸铜溶液，加入一定量的Fe、Al粉混合物充分反应后，可能发生的反应依据还原性顺序为Al＞Fe＞Cu，氧化性HNO₃＞Cu²⁺＞H⁺，结合定量关系分析判断可能存在的离子和固体，
a．硝酸过滤可能存在Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、无固体，故a正确；
b．当铁部分过量，则溶液中存在Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、无固体，故b正确；
c．有铜析出则铁离子一定不存在，Al³⁺、Fe³⁺、析出Cu不可能，故c错误；
d．有铁析出一定不含Cu²⁺，Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、析出Fe不可能，故d错误；
e．Al、Fe过量可以析出铜，Al³⁺、Fe²⁺、析出Cu，故e正确；
故答案为：a、b、e；
（4）溶液中加入过量的Na₂O₂固体，与水反应生成NaOH和氧气，放出热量，钠离子增大，Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，Fe²⁺减少；
Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、NH₄⁺均与碱反应，铝离子转化为偏铝酸根离子，Fe³⁺转化为氢氧化铁，Cu²⁺转化为Cu（OH）₂，NH₄⁺转化为一水合氨和氨气，故NH₄⁺减少；
再通入过量的稀盐酸，溶液中氢氧化铁转化为铁离子，铁离子增多，偏铝酸根离子转化为铝离子，铝离子、硫酸根离子和铜离子保持不变保持不变，
故答案为：SO₄^2-、Al³⁺、Cu²⁺；
（5）AlCl₃的物质的量=10L×0.02mol/L=0.2mol，完全生成Al（OH）₃沉淀时，沉淀质量应为0.2mol×78g/mol=15.6g＞3.9g，说明有两种情况：一为沉淀不完全，只生成Al（OH）₃沉淀；另一种情况为沉淀部分溶解，既生成Al（OH）₃沉淀，又生成NaAlO₂，n[Al（OH）₃]=$\frac{3.9g}{78g/mol}$=0.05mol，
①若碱不足，由Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓可知，NaOH的物质的量为0.05mol×3=0.15mol，故加入NaOH溶液的体积为$\frac{0.15mol}{0.5L}$=0.3mol/L，
②沉淀部分溶解，既生成Al（OH）₃沉淀，又生成NaAlO₂，则：
   Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓
0.05mol 0.15mol 0.05mol
故转化 AlO₂^-的Al³⁺的物质的量=0.2mol-0.05mol=0.15mol，
    Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O
0.15mol 0.6mol
则消耗的碱的物质的量为0.15mol+0.6mol=0.75mol，加入NaOH溶液的体积为$\frac{0.75mol}{0.5L}$=1.5mol/L，
故答案为：0.3；1.5．

点评本题考查了铝、铁及其化合物性质的分析应用，转化关系的推断，反应现象的理解应用，主要是离子性质和反应特征现象的判断，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

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8．

为了综合利用地沟油，我国将地沟油提炼成生物柴油可替换柴油做燃料，目前技术已经非常成熟．生物柴油是高级脂肪酸甲酯，可由油脂与甲醇通过酯交换生成新酯和新醇得到．已知油脂与甲醇互不相溶，反应中若有游离脂肪酸和水，将妨碍酯的交换．酯交换反应为：R₁COOR₂+R₃OH→R₁COOR₃+R₂OH．地沟油的预处理过程如下：
目前常用的制备方法是碱催化法，用中性油制备生物柴油的步骤如下：
①将酯交换反应器做干燥处理，先向反应器中加入20g中性油，再称取40g正己烷（约61mL）．
②称取甲醇4.6g（约5.8mL）放到锥形瓶中，然后称取0.200g氢氧化钠固体并使之溶解，然后加到反应器中．
③如图所示安装反应装置．
④控制温度在60～65℃进行恒温加热，搅拌1.5～2h．
⑤停止加热后，冷却，取出反应器，静置、分液，上层为生物柴油、正己烷和甲醇，下层主要为甘油．
⑥用温水洗涤制得的生物柴油3～4次．
⑦将水洗后的溶液倒入圆底烧瓶中，蒸馏，通过控制温度分别得到甲醇、正己烷，直至无液体蒸出后，烧瓶中剩余的液体主要为生物柴油．
（1）酯交换反应器由三颈烧瓶、冷凝管、温度计、搅拌棒组成．加入正己烷的作用是作溶剂，促进油脂与甲醇互溶．
（2）步骤④可以采用60～65℃的水浴加热方式进行恒温加热．中性油制备生物柴油的过程中可以循环利用的物质是己烷、甲醇．
（3）地沟油在预处理时干燥、蒸馏操作的目的是除去游离脂肪酸和水，否则将妨碍酯的交换．
（4）确定步骤⑥已洗涤干净的方法是蘸取最后一次的洗涤液，用pH试纸测其酸碱性，若为中性则已洗净．

9．在无色强酸性溶液中，下列各组离子能够大量共存的是（　　）

	A．	K⁺、Ca²⁺、Cl^-、SO₄^2-		B．	NH₄⁺、HCO₃^-、Cl^-、K⁺
	C．	Cl^-、Na⁺、NO₃^-、Ca²⁺		D．	Fe²⁺、NO₃^-、I^-、Cl^-

6．设N_A为阿伏加德罗常数的数值，下列叙述正确的是（　　）

	A．	常温常压下，16gS0₃中含有的分子数为0.2N_A
	B．	常温下，30gSiO₂晶体中含有Si--O键的数目为N_A
	C．	标准状况下，2.2 LCl₂与足量水反应转移的电子数为0.1N_A
	D．	标准状况下，92.4 LNO与11.2LO₂混合后所含分子数为N_A

13．80g密度为ρg．cm^-3的CaCl₂溶液里含2gCa²⁺，从中再取出一半的溶液中Cl^-的浓度是（　　）

A．

$\frac{ρ}{800}$mol•L^-1

B．

1.25ρmol•L^-1

C．

$\frac{ρ}{1600}$mol•L^-1

D．

0.63mol•L^-1

3．实验室常用锌和稀硫酸反应制取氢气．在2mol/L的足量稀硫酸跟一定量的锌片反应制取氢气的实验中，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可以采用的方法是（　　）

	A．	适当升高温度		B．	加入几滴硫酸铜溶液
	C．	再加入少量浓硝酸		D．	加入适量的氯化钠溶液

10．

电化学原理在工业生产中有重要应用．如图1所示电解池中：
（1）若电解池中放入500mL NaCl溶液（含有少量酚酞试液）进行电解，
①观察到b电极（填a或b）周围首先变红色，该电极上发生还原反应（填氧化或还原）．
②a电极电解产物的检验方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，看是否变蓝．
③电解NaCl溶液时发生反应的离子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（2）若图1为电解精炼银的示意图，电解液为硝酸酸化的硝酸银溶液，则a极（填a或b）为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O．
（3）利用图2 装置，可以模拟铁的电化学防护．若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于N处．若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法．

7．（1）补充完成表格：（请把序号①-④的答案对应填入横线上）

元素	甲	乙
元素符号	①Na	②Cl
原子结构示意图		③
周期	三	三
族	④IA	VII A

（2）甲与乙两元素的单质反应生成物的电子式为

．
（3）乙元素最高价氧化物对应水化物的化学式为HClO₄．
（4）甲单质与水反应的化学方程式为2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑．

8．下列关于离子的检验方法一定正确的是（　　）

	A．	向某溶液中滴加BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，再滴加足量稀HNO₃，沉淀不溶解，说明原溶液中一定含有Ag⁺
	B．	向某溶液中滴加浓NaOH溶液，加热，产生的气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，说明原溶液中含NH₄⁺
	C．	向某溶液中滴加足量稀盐酸，产生使澄清石灰水变浑浊的气体，说明原溶液中一定含CO₃^2-
	D．	用铂丝蘸取某溶液在无色火焰上灼烧，直接观察火焰颜色未见紫色，说明原溶液中不含K⁺

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