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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
题目详情
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Al 2 O 3 和Fe 2 O 3 ,该厂用上述废金属屑制取新型高效水处理剂Na 2 FeO 4 (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H 2 SO 4 ,充分反应后过滤;
Ⅲ.向Ⅱ所得固体中继续加入热的稀H 2 SO 4 ,同时不断鼓入空气,固体溶解得CuSO 4 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CuSO 4 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Na 2 FeO 4 ,流程如下:
ⅰ.H2O2ⅱ.调pHNaClO/NaOH混合溶液
①测得滤液中c(Fe 2 + )为a mol·L - 1 ,若要处理1 m 3 滤液,理论上需要消耗25%的H 2 O 2 溶液________kg(用含a的代数式表示)。
②写出由Fe(OH) 3 制取Na 2 FeO 4 的化学方程式:_____________。
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H 2 SO 4 ,充分反应后过滤;
Ⅲ.向Ⅱ所得固体中继续加入热的稀H 2 SO 4 ,同时不断鼓入空气,固体溶解得CuSO 4 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CuSO 4 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Na 2 FeO 4 ,流程如下:
ⅰ.H2O2ⅱ.调pHNaClO/NaOH混合溶液
①测得滤液中c(Fe 2 + )为a mol·L - 1 ,若要处理1 m 3 滤液,理论上需要消耗25%的H 2 O 2 溶液________kg(用含a的代数式表示)。
②写出由Fe(OH) 3 制取Na 2 FeO 4 的化学方程式:_____________。
▼优质解答
答案和解析
(1)2Al+2H 2 O+2NaOH===2NaAlO 2 +3H 2 ↑ Al 2 O 3 +2NaOH===2NaAlO 2 +H 2 O
(2)2Fe 3 + +Fe===3Fe 2 + (或2Fe 3 + +Cu===2Fe 2 + +Cu 2 + 或Fe+Fe 2 O 3 +6H + ===3Fe 2 + +3H 2 O等)
(3)2Cu+O 2 +4H + 2Cu 2 + +2H 2 O
(4)①68a ②2Fe(OH) 3 +3NaClO+4NaOH===2Na 2 FeO 4 +3NaCl+5H 2 O
(2)2Fe 3 + +Fe===3Fe 2 + (或2Fe 3 + +Cu===2Fe 2 + +Cu 2 + 或Fe+Fe 2 O 3 +6H + ===3Fe 2 + +3H 2 O等)
(3)2Cu+O 2 +4H + 2Cu 2 + +2H 2 O
(4)①68a ②2Fe(OH) 3 +3NaClO+4NaOH===2Na 2 FeO 4 +3NaCl+5H 2 O
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Al 2 O 3 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)①H 2 O 2 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 + +H 2 O 2 +2H + ===2H 2 O+2Fe 3 + ,n(H 2 O 2 )= n(Fe 2 + )=×1000a mol=500a mol,m(H 2 O 2 )=500a mol×34 g·mol - 1 =17000a g,故需25%的H 2 O 2 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。
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