Question

某同學擬定了以下實驗方案，來確定一批合金廢料的成分并加以回收利用。
 
請回答下列問題：
（1）從上述信息可確定該合金中一定含有Fe和____（填化學式）。
（2）“試劑a”是一種不引入雜質的綠色氧化劑，該氧化劑的化學式為____；濾渣D、稀硫酸和試劑a總反應的化學方程式為     。
（3）若反應①產生的氣體是H₂，則驗證濾液A只含NaAlO₂、不含Na₂SiO₃的方法是：取少量濾液A于試管中，滴加                      。
Na₂SiO₃溶液與過量的CO₂反應的離子方程式為                                            。
（4）取質量均為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，標準狀況下所生成的NO（設還原產物只有一種）體積與剩余固體金屬的質量如下表：

實驗編號	①	②	③	④
稀HNO3體積(mL)	100	200	300	400
剩余金屬質量(g)	9．0	4．8	0	0
NO體積(L,標況)	1．12	2．24	3．36	4．48

①實驗①最先溶解的金屬發生反應的化學方程式是                  。
②濾渣B中Fe的質量分數為____%（精確到0．1%）。

Answer 1

(1)Cu（1分）(2)H₂O₂(或O₃)（1分）Cu+H₂O₂+H₂SO₄＝CuSO₄+2H₂O
（2分）(3) 逐滴滴加稀鹽酸(或稀硫酸)至過量（1分），若先有白色沉淀（1分），然后沉淀完全溶解（1分）SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O＝H₂SiO₃↓+2HCO₃^-（2分）
（4）①3Fe+8HNO₃＝3Fe(NO₃)₃+2NO↑+4H₂O（2分）②63.6%（2分）

試題分析：（1）結合產物判斷流程中生成藍礬，說明B中含有銅，即該合金中一定含有Fe和Cu。
（2）雙氧水（或臭氧）是一種常見的綠色氧化劑，在雙氧水的作用下，金屬銅在硫酸中被氧化生成硫酸銅，發生反應的化學方程式為Cu+H₂O₂+H₂SO₄＝CuSO₄+2H₂O或Cu+H₂O₂+H₂SO₄+3H₂O=CuSO₄?5H₂O。
（3）由于偏鋁酸鈉與硅酸鈉均與酸反應生成白色沉淀，但偏鋁酸鈉生成的氫氧化鋁是兩性氫氧化物可以溶解在酸中。但硅酸鈉生成的硅酸不能溶解在酸中，據此可以鑒別二者。則驗證濾液A只含NaAlO₂、不含Na₂SiO₃的方法是取少量濾液A于試管中，滴加鹽酸，開始生成白色沉淀為氫氧化鋁，繼續滴加鹽酸，氫氧化鋁會溶解生成氯化鋁，無白色沉淀現象證明不含硅酸鈉；碳酸酸性大于硅酸，因此過量二氧化碳通入硅酸鈉溶液中，反應生成硅酸沉淀和碳酸氫鈉，反應的離子方程式為：SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O＝H₂SiO₃↓+2HCO₃^-。
（4）①由于鐵的還原性大于銅，所以鐵首先與硝酸發生氧化還原反應，因此實驗①中發生反應的化學方程式為3Fe+8HNO₃＝3Fe(NO₃)₃+2NO↑+4H₂O。
②由①、②兩組數據分析，①組實驗中金屬過量，硝酸不足。①中溶解金屬的質量＝13.2g－9.0g＝4.2g，此時生成1.12LNO氣體，物質的量＝1.12L÷22.4L/mol＝0.05mol（轉移0.05mol×3＝0.15 mol電子）。由于金屬有剩余，則生成的應該是亞鐵離子。若只溶解鐵，則鐵的物質的量＝0.15mol÷2＝0.075mol，質量為0.075mol×56g/mol＝4.2gg。若只溶解銅，銅的物質的量＝0.15mol÷2＝0.075mol，質量為0.075mol×64g/mol＝4.8g。由此可知，實驗①中恰好溶解了4.2g金屬鐵。根據實驗②可知，②比①又多溶解了9.0g－4.8g＝4.2g金屬，而②比①多生成了2.24L－1.21L＝1.12LNO氣體，這說明實驗②中共恰好溶解了8.4g金屬鐵。而根據③比②多生成了3.36L－2.24L＝1.12LNO氣體可知，剩余的4.8g金屬全部是Cu。實驗④比③又多生成了1.12LNO，這是由于發生了反應3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺＝3Fe³⁺+NO↑+2H₂O。由此可知濾渣中鐵的質量分數＝×100%＝63.6%。