Question

某工廠的廢金屬屑的主要成分為Cu、Fe和Al，此外還含有少量Al₂O₃和Fe₂O₃，該廠用上述廢金屬屑制取新型高效水處理劑Na₂FeO₄(高鐵酸鈉)等產品，過程如下：
Ⅰ.向廢金屬屑中加入過量的NaOH溶液，充分反應后過濾；
Ⅱ.向Ⅰ所得固體中加入過量稀H₂SO₄，充分反應后過濾；
Ⅲ.向Ⅱ所得固體中繼續加入熱的稀H₂SO₄，同時不斷鼓入空氣，固體溶解得CuSO₄溶液；
Ⅳ.……
(1)步驟Ⅰ中發生反應的化學方程式為___________、______________。
(2)步驟Ⅱ所得的濾液中加入KSCN溶液無明顯現象，表明濾液中不存在Fe^3＋，用離子方程式解釋其可能的原因：__________。
(3)步驟Ⅲ獲得CuSO₄溶液的離子方程式為____________。
(4)步驟Ⅱ所得濾液經進一步處理可制得Na₂FeO₄，流程如下：
ⅰ.H2O2ⅱ.調pHNaClO/NaOH混合溶液
①測得濾液中c(Fe^2＋)為a mol·L^－1，若要處理1 m³濾液，理論上需要消耗25%的H₂O₂溶液________kg(用含a的代數式表示)。
②寫出由Fe(OH)₃制取Na₂FeO₄的化學方程式：_____________。

Answer 1

(1)2Al＋2H₂O＋2NaOH===2NaAlO₂＋3H₂↑　Al₂O₃＋2NaOH===2NaAlO₂＋H₂O
(2)2Fe^3＋＋Fe===3Fe^2＋(或2Fe^3＋＋Cu===2Fe^2＋＋Cu^2＋或Fe＋Fe₂O₃＋6H^＋===3Fe^2＋＋3H₂O等)
(3)2Cu＋O₂＋4H^＋2Cu^2＋＋2H₂O
(4)①68a　②2Fe(OH)₃＋3NaClO＋4NaOH===2Na₂FeO₄＋3NaCl＋5H₂O

本題考查了Cu、Fe、Al及其化合物的性質以及氧化還原反應、化學計算等，意在考查考生運用所學知識綜合分析問題的能力。(1) Al和Al₂O₃均與NaOH溶液發生反應。(2)Ⅰ所得固體混合物中含有的單質鐵和銅均可將Fe^3＋還原為Fe^2＋。(4)①H₂O₂在酸性條件下可將Fe^2＋氧化為Fe^3＋，反應的離子方程式為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溶液的質量為＝68000a g＝68a Kg。②根據化合價變化及氧化還原反應規律可知Fe(OH)₃被氧化，而NaClO被還原為NaCl，然后根據得失電子守恒、原子守恒配平方程式即可。