某工厂的废金属屑中主要成分为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H2SO4,充分反应后过滤;
III. 向II所得固体中继续加入热的稀H2SO4,同时不断鼓入空气,固体溶解得CuSO4溶液;
IV. ……
30.步骤I中发生反应的化学方程式为 、 。
31.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Fe3+,用离子方程式解释其可能的原因 。
32.步骤III获得CuSO4溶液的离子方程式为 。
33.步骤II所得滤液经进一步处理可制得Na2FeO4,流程如下:
① 测得滤液中c(Fe2+) 为a mol·L-1,若要处理1 m3滤液,理论上需要消耗25 % 的H2O2溶液_________kg(用含a的代数式表示)。
② 写出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的化学方程式___________。
2Al + 2H2O + 2NaOH === 2NaAlO2 + 3H2↑
Al2O3 + 2NaOH === 2NaAlO2 + H2O
利用Al和Al2O3的两性,用过量的NaOH溶液除去废金属屑中的Al和Al2O3发生反应的化学方程式为2Al + 2H2O + 2NaOH === 2NaAlO2 + 3H2↑; Al2O3 + 2NaOH === 2NaAlO2 + H2O;
Al和Al2O3都有两性,加入过量的NaOH溶液,可溶解铝、氧化铝得到可溶性的偏铝酸钠溶液,通过过滤可除去。
本题考查化学方程式正确书写,题目难度不大,注意相关基础知识的积累。
2Fe3+ + Fe == 3Fe2+(或2Fe3+ + Cu == 2Fe2+ + Cu2+或Fe + Fe2O3 + 6H+ == 3Fe2+ + 3 H2O等)
氧化铁溶于硫酸生成硫酸铁,同时混合物中的铁会还原硫酸铁生成硫酸亚铁,反应的离子方程式:2Fe3+ + Fe === 3Fe2+ (或2Fe3+ + Cu === 2Fe2+ + Cu2+或Fe + Fe2O3 + 6H+ === 3Fe2+ + 3 H2O等);
步骤Ⅱ在用稀硫酸溶解氧化铁生成硫酸铁,同时混合物中的铁会还原硫酸铁生成硫酸亚铁。
本题考查离子方程式的书写,题目难度不大,注意相关基础知识的积累。
2Cu + O2 + 4H+ === 2Cu2+ + 2H2O
铜溶解在不断通氧气的热的稀硫酸中得到硫酸铜溶液,发生反应的离子方程式为:2Cu + O2 + 4H+ === 2Cu2+ + 2H2O;
铜能溶解在不断通氧气的热的稀硫酸中得到硫酸铜溶液,反应中氧气作氧化剂,还原产物为水,发生的化学方程式为2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O,再改写成离子方程式。
本题考查离子方程式的书写,题目难度不大,注意相关基础知识的积累。
① 68 a ② 2Fe(OH)3 + 3NaClO + 4NaOH === 2Na2FeO4 + 3NaCl + 5H2O
① 滤液中亚铁离子的物质的量是1000amol,生成氢氧化铁失去1000amol电子。双氧水在反应中氧元素的化合价从−1价降低到−2价,得到1个电子,因此1mol双氧水在反应中得到2mol电子。设需要双氧水溶液的质量是m,则根据电子得失守恒可知,解得m=68000ag=68akg,故答案为:68a;
② 铁元素的化合价从+3价升高到+6价失去3个电子,次氯酸钠中氯元素的化合价从+1价降低到−1价,得到2个电子。因此根据电子得失守恒可知还原剂与氧化剂的物质的量之比=2:3;根据原子守恒可知,反应中还有水生成,依据原子守恒配平书写化学方程式,反应的化学方程式为:2Fe(OH)3 + 3NaClO + 4NaOH === 2Na2FeO4 + 3NaCl + 5H2O。
①溶液中亚铁离子被氧化为Fe3+,双氧水在反应中氧元素的化合价从-1价降低到-2价,得到1个电子,因此发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,由此可根据消耗的过氧化氢的质量,通过电子守恒进行计算;②铁元素的化合价从+3价升高到+6价失去3个电子,次氯酸钠中氯元素的化合价从+1价降低到-1 价,得到2个电子;因此根据电子得失守恒可知还原剂与氧化剂的物质的量之比=2:3;根据原子守恒可知,反应中还有水生成,依据原子守恒配平书写化学方程式。
本题考查利用电子守恒进行计算和化学方程式的书写,题目有一定难度,注意相关基础知识的积累与应用。