题目内容

15．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：
（1）绿矾的化学式为FeSO4•7H2O．
（2）写出反应①的化学方程式2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，反应②生成沉淀的离子反应方程式AlO2-+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+HCO3-．
（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）：用试管取少量滤液D，向滤液中滴加铁氰化钾，有蓝色沉淀产生，液则中存在Fe2+，或向滤液中滴加KSCN（或NaSCN、或NH4SCN）]
溶液无明显现象，再滴入氯水（或双氧水，或通入Cl2）若变成血红色，则溶液则中存在Fe2+．
（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，其原因是铜、铁与稀硫酸形成了原电池．
（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Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；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2L．

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）绿矾为七水合硫酸亚铁，据此写化学式；
（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．
（1）绿矾为七水合硫酸亚铁，化学式为FeSO4•7H2O，故答案为：FeSO4•7H2O；
（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：用试管取少量滤液D，向滤液中滴加铁氰化钾，有蓝色沉淀产生，液则中存在Fe2+，或向滤液中滴加KSCN（或NaSCN、或NH4SCN）]溶液无明显现象，再滴入氯水（或双氧水，或通入Cl2）若变成血红色，则溶液则中存在Fe2+，
故答案为：用试管取少量滤液D，向滤液中滴加铁氰化钾，有蓝色沉淀产生，液则中存在Fe2+，或向滤液中滴加KSCN（或NaSCN、或NH4SCN）]溶液无明显现象，再滴入氯水（或双氧水，或通入Cl2）若变成血红色，则溶液则中存在Fe2+；
（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=$\frac{2mol}{1mol/L}$=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．本题难度中等．

练习册系列答案
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5．某研究性学习小组为了研究Cu与浓H2SO4的反应，设计如下实验探究方案（装置中的固定仪器和酒精灯均未画出）

实验选用细铜丝、98.3%H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CC14、NaOH溶液等药品，铜丝被卷成螺旋状，一端没入浓H2SO4中，另一端露置在液面上方．
以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录．
材料一：小组交流滴录
学生1：加热前，无现象发生；加热后，液面下铜丝变黑，产生气泡，有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中，黑色物质是什么？值得探究！
学生2：我也观察到黑色颗粒状物质，后来逐渐转变为灰白色固体，我想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4．
学生3：你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑，而且试管上部内壁有少量淡黄色S固体凝聚，会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应，我查资料发现：2Cu+S=Cu2S（黑色）．
材料二：探究实验剪辑
实验1：将光亮的铜丝在酒精灯火焰上灼烧变黑，然后插入稀硫酸中，铜丝重新变得光亮，溶液呈蓝绿色；将光亮的铜丝置入加热的硫蒸气中变黑，然后插入稀硫酸中无变化．
实验2：截取浓硫酸液面上方变黑的铜丝，插入稀硫酸中无变化；将浓硫酸液面下方变黑的铜丝，插入稀硫酸、黑色明显变浅，溶液呈蓝绿色．
实验3：将溶液中的黑色颗粒状物质，经过滤、稀硫酸洗、蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热，然后冷却，用电子天平称重发现质量减少10%左右．
根据上述材料回答下列问题：
（1）D、E两支试管中CC14的作用是防止倒吸；
（2）加热过程中，观察到A试管中出现大量白色烟雾，起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质，在持续加热浓硫酸（沸腾）时，淡黄色固体物质又慢慢地消失．写出淡黄色固体消失的化学反应方程式：S+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$3SO2↑+2H2O；
（3）对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热，很快发现C试管中品红溶液褪色，但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀．学生1猜想是由于SO2溶解度较大，生成了Ca（HSO3）2的缘故．请你设计实验验证学生1的猜想取样后，向其中加氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成；
（4）根据上述研究，结合所学知识，你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是CuO、CuS、Cu2S；（写化学式）
（5）反应完全后稀释溶液呈酸性，学生2猜想反应中浓硫酸可能过量，请你设计一个简单的实验以验证稀释后的溶液由于硫酸过量呈酸性，取稀释后的溶液适量于试管中，加入足量的铁粉，若有无色无味的气体产生，证明硫酸过量．
6．下列有关叙述中正确的是（　　）
A．NH3的水溶液可以导电，说明NH3是电解质
B．Na2O2转变为Na2CO3时一定需要加入还原剂才能实现
C．Fe2+、Cl2、SO2三种微粒既具有氧化性，又具有还原性
D．分散系中分散质粒子的直径：Fe（OH）3胶体＞Fe（OH）3悬浊液＞FeCl3溶液
3．正确书写下列离子反应的离子方程式．
（1）锌与稀硫酸反应Zn+2H+═Zn2++H2↑；
（2）Na2CO3溶液加入BaCl2溶液CO32-+Ba2+═BaCO3↓；
（3）碳酸氢钠与盐酸反应HCO3-+H+=CO2↑+H2O；
（4）CuSO4溶液加入Ba（OH）2溶液Cu2++2OH-+Ba2++SO42-═BaSO4↓+Cu（OH）2↓；
（5）CO2通入澄清石灰水使其变浑浊CO2+Ca2++2OH-═CaCO3↓+H2O．
10．化学与生产、生活密切相关，下列说法不正确的是（　　）
A．84消毒液（主要成分NaClO）与洁厕剂混合使用可能会导致中毒
B．晶体硅可用于光伏发电、制造芯片，硅酸钠可用于制备硅胶和木材防火剂；硅胶可用作袋装食品的干燥剂
C．小苏打可中和胃酸、热纯碱可除去油污
D．二氧化硫可广泛用于食品的增白及漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等
20．在一密闭容器中充入1mol H2和1mol I2，压强为p（Pa），并在一定温度下使其发生反应：H2（g）+I2（g）═2HI（g）
（1）保持容器容积不变，向其中充入1mol H2，反应速率加快，理由是增加反应物氢气浓度，反应速率加快．
（2）保持容器容积不变，向其中充入1mol N2（N2不参加反应），反应速率不变，理由是反应混合物各组分的浓度不变，反应速率不变．
（3）保持容器内气体压强不变，向其中充入1mol N2（N2不参加反应），反应速率减慢，理由是体积增大，反应混合物各组分的浓度降低，反应速率减慢．
7．对于物质的量相同的硫酸和磷酸（H3PO4），下列说法正确的是（　　）
A．原子总数相同B．氧原子数相同C．质量D．氢原子数相同
4．温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5，反应PCl5（g）?PCl3（g）+Cl2（g）经一段时间后达到平衡．反应过程中测定的部分数据见下表：
t/s050150250350
n（PCl3）/mol00.160.190.200.20
下列说法正确的是（　　）
A．反应在前50 s的平均速率为v（PCl3）=0.0032mol•L-1•s-1
B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c（PCl3）=0.11mol•L-1，则反应的△H＜0
C．相同温度下，起始时向容器中充入1.0mol PCl5、0.20mol PCl3和0.20mol Cl2，达到平衡前v（正）＞v（逆）
D．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl3、2.0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%
5．化学在生产和日常生活中有着重要的应用．下列说法不正确是（　　）
A．人体内没有能使纤维素水解成葡萄糖的酶，因此纤维素不能作为人类的营养食物
B．严重影响我国北方的霾尘，其颗粒物是种胶体
C．大力实施矿物燃料“脱硫、脱硝技术”，可减少硫的氧化物和氮的氧化物对环境的污染
D．自来水厂常加入FeSO4和Cl2处理水，达到同时杀菌、消毒和聚沉水体中悬浮物的目的

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