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

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：_____________。

Answer 1

(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

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。