Question

為探索工業(yè)含鋁、鐵、銅合金廢料的再利用,甲同學設計的實驗方案如下:

請回答:

(1)操作①用到的玻璃儀器有 。

(2)寫出反應①的化學方程式: ,反應②的離子反應方程式: 。

(3)設計實驗方案,檢測濾液D中含有的金屬離子(試劑自選) 。

(4)在濾渣E中加入稀硫酸和試劑Y制膽礬晶體是一種綠色化學工藝,試劑Y為無色液體,反應④的總化學方程式是 。

(5)乙同學在甲同學方案的基礎上提出用濾渣B來制備FeCl3·6H2O晶體,在濾渣中滴加鹽酸時,發(fā)現反應速率比同濃度鹽酸與純鐵粉反應要快,其原因是 。

將所得氯化鐵溶液用加熱濃縮、降溫結晶法制得FeCl3·6H2O 晶體,而不用直接蒸發(fā)結晶的方法來制得晶體的理由是 。

(6)將濾渣B的均勻混合物平均分成四等份,分別加入同濃度的稀硝酸,充分反應后,在標準狀況下生成NO的體積與剩余金屬的質量見下表(設硝酸的還原產物只有NO)。

實驗編號	①	②	③	④
稀硝酸體積(mL)	100	200	300	400
剩余金屬質量(g)	9.0	4.8	0	0
NO體積(L)	1.12	2.24	3.36	V

 

則硝酸的濃度為 ;③中溶解銅的質量為 ;④中V= 。

 

Answer 1

(1)燒杯、漏斗、玻璃棒

(2)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-

(3)取少量濾液D加入NaOH溶液,產生白色沉淀,白色沉淀迅速變成灰綠色最后變成紅褐色(合理即可)

(4)Cu+H2O2+H2SO4+3H2O=CuSO4·5H2O(或Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O)

(5)鐵粉與雜質銅形成原電池,加快了反應速率 因為氯化鐵是強酸弱堿鹽水解生成氫氧化鐵和鹽酸,加熱蒸干時使HCl揮發(fā)造成水解平衡右移,因此得不到FeCl3·6H2O 晶體

(6)2 mol/L 4.8 g 4.48

【解析】(1)操作①是過濾。(2)金屬中只有鋁能和氫氧化鈉溶液反應生成AlO2-, AlO2-和足量CO2生成Al(OH)3沉淀和HCO3-。(3)濾液D中含有Fe2+,可以利用其和堿生成沉淀時的顏色變化、自身不能使KSCN溶液變紅而氧化后變紅的性質進行檢驗。(4)H2O2是綠色氧化劑,還原產物是H2O。(5)里面有雜質銅,形成原電池,加快了反應速率;Fe3+很易發(fā)生水解。(6)濾渣B中含有Fe和Cu,分析實驗①到②和②到③的過程可知:①到②時,金屬過量,硝酸完全反應,100 mL HNO3共產生=0.05 mol NO,消耗金屬4.2 g,由反應:

3Fe + 8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O

3×56 g 8 mol 2 mol

4.2 g 0.2 mol 0.05 mol

知:消耗的4.2 g金屬恰好為Fe,且可推知①中消耗的也為Fe且質量為4.2 g,同時求得HNO3的濃度為:=2 mol·L-1。又由反應:

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

3×64 g 2 mol

m(Cu) 0.05 mol

得:m(Cu)= g=4.8 g可知:②到③中溶解的4.8 g金屬恰好是Cu,即銅的總質量即為4.8 g;根據前面的分析可知:④與③相比多加的100 mL HNO3是與Fe2+反應:

3Fe2+ + 4H+ + NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O

3 mol 4 mol 1 mol 22.4 L

0.15 mol 0.2 mol0.2 mol V′

即V′==1.12 L。

故V=3.36+1.12=4.48。