Question

20．研究工业废弃物的处理和防治具有重要的意义．
（1）利用反应CH₄+2NO₂ $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+CO₂+2H₂O可消除NO₂的污染，该反应中氧化剂是NO₂，当消耗CH₄的体积是11.2L（标准状况下）时，理论上可处理1molNO₂．
（2）治理汽车尾气中CO和NO的一种方法是：在汽车排气管中安装一个催化转化装置，该装置能将CO和NO转化为参与大气循环的无毒气体．该反应的化学方程式为2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂．
（3）某工厂排放的工业废水中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、C_u²⁺，为了减少环境污染，变废为宝，利用废铁屑制得Fe₂O₃、Al₂O₃和金属Cu，过程如下．

①固体A的成分是Fe、Cu．（填化学式）
②溶液B中的阳离子有Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺．
③D与过量H溶液反应生成E的离子方程式是Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
④溶液E焰色呈黄色，试剂H是NaOH溶液．

Answer 1

分析 （1）根据元素化合价的变化来判断氧化剂的化合价降低；根据反应方程式分析判断；
（2）在催化剂条件下NO和CO反应，生成CO₂和N₂；
（3）由流程可知，某工厂排放的工业废水中含Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺，先加过量铁2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，铁在金属活动顺序表中排在铜的前面，所以铁粉把铜置换出来，发生Fe+Cu²⁺═Cu+2Fe²⁺，由于铁过量，可知固体A中含Fe和Cu；试剂G为盐酸，Cu与盐酸不反应，则固体C为Cu，溶液B中含Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺，加氯水，+2价的铁离子被氯水氧化，2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；再加过量D生成沉淀F和溶液E，则D为强碱溶液，溶液E为偏铝酸盐，沉淀F为Fe（OH）₃，以此进行解答．

解答 解：（1）二氧化氮中氮由+4价变成0价，所以二氧化氮是氧化剂，据反应CH₄+2NO₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+CO₂+2H₂O可知1mol的甲烷消耗2mol的二氧化氮，所以当消耗CH₄的体积是11.2L（标准状况下）时，理论上可处理1molNO₂，
故答案为：NO₂；1；
（2）在催化剂条件下NO和CO反应，生成CO₂和N₂，反应的方程式为：2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂，
故答案为：2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
（3）由流程可知，某工厂排放的工业废水中含Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺，先加过量铁2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，铁在金属活动顺序表中排在铜的前面，所以铁粉把铜置换出来，发生Fe+Cu²⁺═Cu+2Fe²⁺，由于铁过量，可知固体A中含Fe和Cu；试剂G为盐酸，Cu与盐酸不反应，则固体C为Cu，溶液B中含Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺，加氯水，+2价的铁离子被氯水氧化，2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；再加过量D生成沉淀F和溶液E，则D为强碱溶液，溶液E为偏铝酸盐，沉淀F为Fe（OH）₃，
①由上述分析可知，A为Fe和Cu，
故答案为：Fe、Cu；
②溶液B中的金属阳离子有：Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺，
故答案为：Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺；
③D与过量H溶液反应生成E的离子方程式是：Al³⁺+4 OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al³⁺+4 OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
④E为偏铝酸盐，且溶液E焰色呈黄色，则E为偏铝酸钠，故H为NaOH溶液，
故答案为：NaOH溶液．

点评 本题考查了物质分离与提纯方法、氧化还原反应、化学方程式书写等知识，题目难度中等，明确常见物质分离与提纯方法为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析能力及化学实验能力．