Question

某工厂的废金属屑的主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al₂O₃和Fe₂O₃，该厂用上述废金属屑制取新型高效水处理剂Na₂FeO₄(高铁酸钠)等产品，过程如下：

Ⅰ.向废金属屑中加入过量的NaOH溶液，充分反应后过滤；

Ⅱ.向Ⅰ所得固体中加入过量稀H₂SO₄，充分反应后过滤；

Ⅲ.向Ⅱ所得固体中继续加入热的稀H₂SO₄，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO₄溶液；

Ⅳ.……

(1)步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为__________________、__________________。

(2)步骤Ⅱ所得的滤液中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe^3＋，用离子方程式解释其可能的原因：__________。

(3)步骤Ⅲ获得CuSO₄溶液的离子方程式为____________。

(4)步骤Ⅱ所得滤液经进一步处理可制得Na₂FeO₄，流程如下：

①测得滤液中c(Fe^2＋)为a mol·L^－1，若要处理1 m³滤液，理论上需要消耗25%的H₂O₂溶液________kg(用含a的代数式表示)。

②写出由Fe(OH)₃制取Na₂FeO₄的化学方程式：_____________。

Answer 1

解析：本题考查了Cu、Fe、Al及其化合物的性质以及氧化还原反应、化学计算等，意在考查考生运用所学知识综合分析问题的能力。(1) Al和Al₂O₃均与NaOH溶液发生反应。(2)Ⅰ所得固体混合物中含有的单质铁和铜均可将Fe^3＋还原为Fe^2＋。(4)①H₂O₂在酸性条件下可将Fe^2＋氧化为Fe^3＋，反应的离子方程式为2Fe^2＋＋H₂O₂＋2H^＋===2H₂O＋2Fe^3＋，n(H₂O₂)＝n(Fe^2＋)＝×1000a mol＝500a mol，m(H₂O₂)＝500a mol×34 g·mol^－1＝17000a g，故需25%的H₂O₂溶液的质量为＝68000a g＝68a Kg。②根据化合价变化及氧化还原反应规律可知Fe(OH)₃被氧化，而NaClO被还原为NaCl，然后根据得失电子守恒、原子守恒配平方程式即可。

答案：(1)2Al＋2H₂O＋2NaOH===2NaAlO₂＋3H₂↑(2分)　Al₂O₃＋2NaOH===2NaAlO₂＋H₂O(2分)

(2)2Fe^3＋＋Fe===3Fe^2＋(或2Fe^3＋＋Cu===2Fe^2＋＋Cu^2＋或Fe＋Fe₂O₃＋6H^＋===3Fe^2＋＋3H₂O等)(1分)

(3)2Cu＋O₂＋4H^＋2Cu^2＋＋2H₂O(2分)

(4)①68a(2分)　②2Fe(OH)₃＋3NaClO＋4NaOH===2Na₂FeO₄＋3NaCl＋5H₂O(2分)