Question

為探索工業(yè)含鋁、鐵、銅合金廢料的再利用,甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下:

請回答:
(1)操作①用到的玻璃儀器有                            。
(2)寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式:                            ,反應(yīng)②的離子反應(yīng)方程式:                               。
(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(xué)工藝,試劑Y為無色液體,反應(yīng)④的總化學(xué)方程式是                                                       。
(5)乙同學(xué)在甲同學(xué)方案的基礎(chǔ)上提出用濾渣B來制備FeCl₃·6H₂O晶體,在濾渣中滴加鹽酸時(shí),發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率比同濃度鹽酸與純鐵粉反應(yīng)要快,其原因是                                                               。
將所得氯化鐵溶液用加熱濃縮、降溫結(jié)晶法制得FeCl₃·6H₂O 晶體,而不用直接蒸發(fā)結(jié)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(yīng)后,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成NO的體積與剩余金屬的質(zhì)量見下表(設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有NO)。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	①	②	③	④
稀硝酸體積(mL)	100	200	300	400
剩余金屬質(zhì)量(g)	9.0	4.8	0	0
NO體積(L)	1.12	2.24	3.36	V

 
則硝酸的濃度為       ;③中溶解銅的質(zhì)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(chǎn)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(zhì)銅形成原電池,加快了反應(yīng)速率 因?yàn)槁然�鐵是強(qiáng)酸弱堿鹽水解生成氫氧化鐵和鹽酸,加熱蒸干時(shí)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

(1)操作①是過濾。(2)金屬中只有鋁能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)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(shí)的顏色變化、自身不能使KSCN溶液變紅而氧化后變紅的性質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)。(4)H₂O₂是綠色氧化劑,還原產(chǎn)物是H₂O。(5)里面有雜質(zhì)銅,形成原電池,加快了反應(yīng)速率;Fe³⁺很易發(fā)生水解。(6)濾渣B中含有Fe和Cu,分析實(shí)驗(yàn)①到②和②到③的過程可知:①到②時(shí),金屬過量,硝酸完全反應(yīng),100 mL HNO₃共產(chǎn)生="0.05" mol NO,消耗金屬4.2 g,由反應(yīng):
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(zhì)量為4.2 g,同時(shí)求得HNO₃的濃度為:="2" mol·L^-1。又由反應(yīng):
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(zhì)量即為4.8 g;根據(jù)前面的分析可知:④與③相比多加的100 mL HNO₃是與Fe²⁺反應(yīng):
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。