Question

為探索工業含鋁、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）綠礬的化學式為          。
（2）寫出反應①的化學方程式                                               ，反應②生成沉淀的離子反應方程式                                          。
（3）為了檢測濾液D中含有的金屬離子，可設計實驗方案為（試劑自選）：                                                                  。
（4）在濾渣B中滴加稀硫酸時，發現反應速率比一般的鐵粉反應要快，其原因是                     。
（5）若考慮綠色化學工藝，在濾渣E中加入稀硫酸和試劑Y制膽礬晶體，試劑Y為無色液體，則反應④的總化學方程式為                          ；若不考慮綠色化學工藝，所選試劑Y為1mol/L的硝酸，欲使3molCu全部溶解且溶液中含銅元素的溶質僅為CuSO₄，則需該硝酸的體積     L。

Answer 1

（1）(2分) FeSO₄·7H₂O
（2）（4分）2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑ AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al(OH)₃↓+HCO₃^-
(或2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al(OH)₃↓+CO₃^2-)  [未寫離子方程式扣1分，不配平扣1分，離子符號錯0分]
（3）(3分) 用試管取少量濾液D（1分），向濾液中滴加KSCN（或NaSCN、或NH₄SCN)]
溶液無明顯現象（1分），再滴入氯水（或雙氧水，或通入Cl₂）若變成血紅色，則溶
液則中存在Fe²⁺（1分）。
（4）（2分）銅、鐵與稀硫酸形成了原電池（或發生了電化腐蝕，或有電流產生）
（5）(5分) Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O（2分。配平1分，化學式錯0分）
2（3分）[說明：反應式為3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄++2NO↑+4H₂O]

解析試題分析：（1）綠礬為硫酸亞鐵晶體，化學式為：FeSO₄·7H₂O
（2）反應①為Al與NaOH溶液的反應，離子方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；反應②中通入的氣體氣體X為CO₂，CO₂、H₂O與AlO₂^-反應生成的沉淀為Al(OH)₃，離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al(OH)₃↓+HCO₃^-       (或2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al(OH)₃↓+CO₃^2-) 
（3）濾液D的溶質為FeSO₄，檢驗Fe²⁺的原理為：Fe²⁺不能使KSCN變為血紅色，但加入氧化劑把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，溶液變為血紅色，所以實驗方案為：用試管取少量濾液D，向濾液中滴加KSCN（或NaSCN、或NH₄SCN)]，溶液無明顯現象，再滴入氯水（或雙氧水，或通入Cl₂）若變成血紅色，則溶液則中存在Fe²⁺。
（4）濾渣B中含有鐵、銅金屬，滴加稀硫酸后，銅、鐵與稀硫酸形成了原電池，使反應速率加快。
（5）濾渣E為Cu，加入稀硫酸和試劑Y生成CuSO₄，考慮綠色化學工藝，Y為無色液體，則試劑Y為H₂O₂，則反應④的總化學方程式為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；Cu全部溶解且溶液中含銅元素的溶質僅為CuSO₄，則化學方程式為：3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄++2NO↑+4H₂O，Cu為3mol，則消耗的HNO₃為2mol，需該硝酸的體積為：2mol÷1mol?L?¹=2L。
考點：本題考查化學流程的分析、化學方程式與離子方程式的書寫、離子的檢驗、原電池原理、化學計算。