Question

為了確定一批合金廢料的成分并加以回收利用，某同學(xué)擬定了如圖實(shí)驗(yàn)方案：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）從上述信息可確定該合金中一定含有Fe 和

 

（填化學(xué)式）．
（2）“試劑a”是一種不引入雜質(zhì)的綠色氧化劑，該氧化劑的化學(xué)式為

 

；濾渣D、稀硫酸和試劑a總反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（3）若反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體是H₂，則驗(yàn)證濾液A只含NaAlO₂、不含Na₄SiO₄（H₄SiO₄白色膠狀沉淀）的方法是：取少量濾液A于試管中，滴加

 

．
（4）取質(zhì)量均為13.2g的濾渣B四份，分別加入相同濃度，不同體積的稀HNO₃充分反應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下所生成的
NO（設(shè)還原產(chǎn)物只有一種）體積與剩余固體金屬的質(zhì)量如下表：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	①	②	③	④
稀HNO3體積（mL）	100	200	300	400
剩余金屬質(zhì)量（g）	9.0	4.8	0	0
NO體積（L，標(biāo)況）	1.12	2.24	3.36	4.48

①實(shí)驗(yàn)①最先溶解的金屬是

 

；
②實(shí)驗(yàn)④中金屬全部溶解后，再發(fā)生的反應(yīng)是Fe²⁺和HNO₃，則濾渣B中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

%（精確到0.1%）．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)題干信息，最后得到藍(lán)礬說明濾渣B中含有金屬銅，證明合金中含有銅；
（2）雙氧水是一種綠色氧化劑，可以實(shí)現(xiàn)金屬銅和硫酸之間的反應(yīng)；
（3）合金中的鋁在過量氫氧化鈉溶液中溶解生成偏鋁酸鈉和氫氣，利用氫氧化鋁溶于強(qiáng)酸溶液，硅酸不溶于酸設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；
（4））①金屬鐵的活潑性強(qiáng)于銅，根據(jù)金屬鐵和硝酸發(fā)生反應(yīng)的情況來書寫；
②先判斷酸是否完全反應(yīng)，再根據(jù)金屬活動(dòng)性判斷反應(yīng)的金屬及生成的金屬離子價(jià)態(tài)，根據(jù)1、2兩組數(shù)據(jù)，結(jié)合采用極限法分析，確定剩余固體的成分，據(jù)此來計(jì)算即可．

解答：解：（1）由最后得到藍(lán)礬說明濾渣B中含有金屬銅，證明合金中含有銅，故答案為：Cu；
（2）雙氧水是一種綠色氧化劑，在雙氧水的作用下，金屬銅可以和硫酸發(fā)生反應(yīng)：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，
故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（3）這里主要利用氫氧化鋁溶于強(qiáng)酸溶液，硅酸不溶于酸的特點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，方法為：取少量濾液A于試管中，滴加鹽酸，開始生成白色沉淀為氫氧化鋁，繼續(xù)滴加鹽酸，氫氧化鋁會(huì)溶解生成氯化鋁，若無白色沉淀現(xiàn)象證明不含硅酸鈉；
故答案為：過量鹽酸，先有白色沉淀生成，繼續(xù)滴加鹽酸，白色沉淀全部溶解證明不不含硅酸鈉；
（4）①9g濾渣是金屬鐵銅混合物，鐵的還原性大于銅，所以鐵先反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
②在題目已知屬全部溶解后，再發(fā)生的反應(yīng)是Fe²⁺和HNO₃反應(yīng)前提下，
實(shí)驗(yàn)①中，生成1.12LNO，轉(zhuǎn)移電子數(shù)=

1.12L

22.4L/mol

×(5-2)=0.15mol，若實(shí)驗(yàn)①中金屬只有Fe發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的Fe是4.2g（13.2g-9.0g），則Fe轉(zhuǎn)移電子數(shù)=

4.2g

56g/mol

×(2-0)=0.15mol，因此，實(shí)驗(yàn)①中只有Fe發(fā)生反應(yīng)；
實(shí)驗(yàn)②中，反應(yīng)掉的金屬質(zhì)量=13.2g-4.8g=8.4g，生成NO氣體2.24L，均是實(shí)驗(yàn)①的2倍，因此，實(shí)驗(yàn)②濾渣中也只有Fe參與反應(yīng)；
實(shí)驗(yàn)③中，在②基礎(chǔ)上，假設(shè)繼續(xù)反應(yīng)掉的4.8g是銅的質(zhì)量，則Cu轉(zhuǎn)移電子數(shù)=

4.8g

64g/mol

×(2-0)=0.15mol，和多生成的1.12LNO轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，因此可以判定13.2g濾渣中Fe是4.2g+4.2g=8.4g，Cu是4.8g；
故濾渣中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

8.4g

13.2g

×100%=63.6%．
故答案為：63.6%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)定量測定的實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用，物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用和判斷是解題關(guān)鍵，數(shù)據(jù)分析和計(jì)算是難點(diǎn)，主要考查了鐵、鋁、銅及其化合物性質(zhì)的綜合應(yīng)用和分離方法，題目難度較大．