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）

解析試題分析：（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%。
考點：考查物質定量測定的實驗方法應用以及氧化還原反應的有關判斷和計算