Question

1．某酸性工業(yè)廢水中含有SO${\;}_{4}^{2-}$、Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Au³⁺、NH${\;}_{4}^{+}$等離子．我們可用常見的稀酸和燒堿溶液及廢鐵屑為原料把金（Au）等從廢水中回收制取．設(shè)計工藝流程及轉(zhuǎn)化如圖：

據(jù)對上圖的分析填寫下面空白
（1）圖中標號處①和⑧需加入的物質(zhì)分別為NaOH、稀H₂SO₄ ．
（2）寫出⑤處發(fā)生的化學(xué)方程式：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
寫出⑦處發(fā)生的化學(xué)方程式：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃．
寫出②處發(fā)生的離子方程式：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
寫出⑩處發(fā)生的離子方程式：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（3）向上述J溶液中加入一定量的Fe、Al粉混合物充分反應(yīng)后，反應(yīng)體系會出現(xiàn)的情況可能是（填編號）a、b、e．
a．Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、無固體　　　
b．Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、無固體
c．Al³⁺、Fe³⁺、析出Cu
d．Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、析出Fe
e．Al³⁺、Fe²⁺、析出Cu
（4）若向該工業(yè)廢水中加入Na₂O₂固體，充分反應(yīng)后，再加入過量的鹽酸，則該溶液中的離子數(shù)目沒有變化的是SO₄^2-、Al³⁺、Cu²⁺（不考慮Au³⁺）

Answer 1

分析 某酸性工業(yè)廢水中含有SO₄^2-、Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Au³⁺、NH₄⁺等離子，加入過量鐵粉過濾得到濾液A為SO₄^2-、Na⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺，濾渣G為Fe、Cu、Au，在濾液A中加入過量氫氧化鈉溶液過濾得到濾液B為SO₄^2-、Na⁺、NH₃•H₂O、NaAlO₂，通入過量二氧化碳反應(yīng)過濾得到沉淀為C為Al（OH）₃，反應(yīng)③為氫氧化鋁分解得到氧化鋁，D為Al₂O₃，反應(yīng)④為電解熔融氧化鋁，Q為SO₄^2-、Na⁺、NH₄⁺、HCO₃^-，過濾得到E為Fe（OH）₂，在空氣中防止得到F為氫氧化鐵，加熱分解發(fā)生反應(yīng)⑥得到氧化鐵，反應(yīng)⑦是鋁熱反應(yīng)，鋁和氧化鐵反應(yīng)生鐵和氧化鋁，G中加入過量稀硫酸溶解鐵，過濾得到I為Cu和Au，H為硫酸亞鐵，I中加入過量稀硝酸溶解銅為硝酸銅，過濾得到金和濾液硝酸銅溶液，加入堿沉淀銅離子，生成氫氧化銅沉淀，反應(yīng)為氫氧化銅分解生成氧化銅和水，
（1）圖中標號處①和⑧需加入的物質(zhì)分別為NaOH、稀H₂SO₄ ；
（2）⑤處發(fā)生的反應(yīng)為Fe（OH）₂在空氣中被氧化為氫氧化鐵，⑦處發(fā)生的反應(yīng)為鋁熱反應(yīng)，鋁和氧化鐵反應(yīng)生鐵和氧化鋁，②處發(fā)生的反應(yīng)為過濾二氧化碳和偏鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，⑩處發(fā)生的反應(yīng)為銅和稀硝酸反應(yīng)生成一氧化氮、硝酸銅和水；
（3）J溶液為過量的硝酸，硝酸銅溶液，加入一定量的Fe、Al粉混合物充分反應(yīng)后，可能發(fā)生的反應(yīng)依據(jù)還原性順序為Al＞Fe＞Cu，氧化性HNO₃＞Cu²⁺＞H⁺，結(jié)合定量關(guān)系分析判斷可能存在的離子和固體；
（4）溶液中加入過量的Na₂O₂固體，與水反應(yīng)生成NaOH和氧氣，放出熱量，鈉離子增大，F(xiàn)e²⁺被氧化成Fe³⁺，F(xiàn)e²⁺減少；Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、NH₄⁺均與堿反應(yīng)，鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵，Cu²⁺轉(zhuǎn)化為Cu（OH）₂、NH₄⁺轉(zhuǎn)化為一水合氨和氨氣，故NH₄⁺減少；再通入過量的稀鹽酸，溶液中氫氧化鐵轉(zhuǎn)化為鐵離子，鐵離子增多，偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為鋁離子，鋁離子，硫酸根離子和銅離子保持不變，依此進行判斷．

解答 解：某酸性工業(yè)廢水中含有SO₄^2-、Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Au³⁺、NH₄⁺等離子，加入過量鐵粉過濾得到濾液A為SO₄^2-、Na⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺，濾渣G為Fe、Cu、Au，在濾液A中加入過量氫氧化鈉溶液過濾得到濾液B為SO₄^2-、Na⁺、NH₃•H₂O、NaAlO₂，通入過量二氧化碳反應(yīng)過濾得到沉淀為C為Al（OH）₃，反應(yīng)③為氫氧化鋁分解得到氧化鋁，D為Al₂O₃，反應(yīng)④為電解熔融氧化鋁，Q為SO₄^2-、Na⁺、NH₄⁺、HCO₃^-，過濾得到E為Fe（OH）₂，在空氣中防止得到F為氫氧化鐵，加熱分解發(fā)生反應(yīng)⑥得到氧化鐵，反應(yīng)⑦是鋁熱反應(yīng)，鋁和氧化鐵反應(yīng)生鐵和氧化鋁，G中加入過量稀硫酸溶解鐵，過濾得到I為Cu和Au，H為硫酸亞鐵，I中加入過量稀硝酸溶解銅為硝酸銅，過濾得到金和濾液硝酸銅溶液，加入堿沉淀銅離子，生成氫氧化銅沉淀，反應(yīng)為氫氧化銅分解生成氧化銅和水，
（1）圖中標號處①和⑧需加入的物質(zhì)分別為NaOH、稀H₂SO₄，故答案為：NaOH；稀H₂SO₄ ；
（2）⑤處發(fā)生的反應(yīng)為Fe（OH）₂在空氣中被氧化為氫氧化鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，⑦處發(fā)生的反應(yīng)為鋁熱反應(yīng)，鋁和氧化鐵反應(yīng)生鐵和氧化鋁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃ ，②處發(fā)生的反應(yīng)為過濾二氧化碳和偏鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，⑩處發(fā)生的反應(yīng)為銅和稀硝酸反應(yīng)生成一氧化氮、硝酸銅和水，反應(yīng)的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）J溶液為過量的硝酸，硝酸銅溶液，加入一定量的Fe、Al粉混合物充分反應(yīng)后，可能發(fā)生的反應(yīng)依據(jù)還原性順序為Al＞Fe＞Cu，氧化性HNO₃＞Cu²⁺＞H⁺，結(jié)合定量關(guān)系分析判斷可能存在的離子和固體，
a．硝酸過濾可能存在Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、無固體，故a正確；
b．當鐵部分過量，則溶液中存在Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、無固體，故b正確；
c．有銅析出則鐵離子一定不存在，Al³⁺、Fe³⁺、析出Cu不可能，故c錯誤；
d．有鐵析出一定不含Cu²⁺，Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、析出Fe不可能，故d錯誤；
e．Al、Fe過量可以析出銅，Al³⁺、Fe²⁺、析出Cu，故e正確；
故答案為：a、b、e；      
（4）溶液中加入過量的Na₂O₂固體，與水反應(yīng)生成NaOH和氧氣，放出熱量，鈉離子增大，F(xiàn)e²⁺被氧化成Fe³⁺，F(xiàn)e²⁺減少；
Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、NH₄⁺均與堿反應(yīng)，鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵，Cu²⁺轉(zhuǎn)化為Cu（OH）₂，NH₄⁺轉(zhuǎn)化為一水合氨和氨氣，故NH₄⁺減少；
再通入過量的稀鹽酸，溶液中氫氧化鐵轉(zhuǎn)化為鐵離子，鐵離子增多，偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為鋁離子，鋁離子、硫酸根離子和銅離子保持不變保持不變，
故答案為：SO₄^2-、Al³⁺、Cu²⁺．

點評 本題考查無機物的推斷，側(cè)重于物質(zhì)的分離提純的考查，解決本題要充分利用題給工藝流程和提供的部分物質(zhì)，遷移所學(xué)的鐵三角轉(zhuǎn)化、金屬活動性順序、金屬離子的沉淀等知識綜合解決，題目難度中等．