Question

垃圾是放错地方的资源，工业废料也可以再利用。某化学兴趣小组在实验室中用废弃的含铝、铁、铜的合金制取硫酸铝溶液、硝酸铜晶体和铁红(Fe₂O₃)。实验方案如下：

（1）滤渣B中发生反应的离子反应方程式为：                ；                 。

（2）已知Fe(OH)₃沉淀的pH是3～4，溶液C通过调节pH可以使Fe³⁺沉淀完全。下列物质中可用作调整溶液C的pH的试剂是            (填序号)。

A．铜粉            B．氨水            C．氢氧化铜            D．碱式碳酸铜

（3）常温，若溶液C中金属离子均为1mol·L^－1，Ksp[Fe(OH)₃]=4.0×10^－38，Ksp[Cu(OH)₂]= 2.2×10^－20。控制pH=4，溶液中c(Fe³⁺)=        mol·L^－1。

（4）将20mL Al₂(SO₄)₃溶液与等物质的量浓度的Ba(OH)₂溶液70mL混合，反应的离子方程为                      。

（5）在0.1L的混合酸溶液中，c(HNO₃)＝2mol·L^－1，c(H₂SO₄)＝3mol·L^－1，将0.3mol的铜放入加热充分反应后，所得溶液的溶质的物质的量浓度为            。(溶液体积不变)

Answer

（1）NO3—+Fe+4H+=Fe3++NO↑+2H2O

2NO3—+3Cu+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O

（2）CD（3）4x10－8mol·L－1

（4）2Al3++3SO42—+3Ba2++7OH—=3BaSO4↓+Al(OH)3↓+AlO2—+2H2O

（5）3mol·L－1

【解析】

试题分析：（1）铝、铁、铜的合金中只有铝与KOH溶液反应生成偏铝酸钾和氢气，所以滤渣B是未反应的铁和铝，向铁、铝中加入足量的硝酸，生成硝酸盐、NO和水，则滤渣B中发生反应的离子反应方程式为NO3— + Fe + 4H+ = Fe3+ + NO↑ + 2H2O 、2NO3— + 3Cu + 8H+ = 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O。

（2）溶液C通过调节pH可以使Fe3+沉淀完全，应加入CuO、碱式碳酸铜或氢氧化铜，而加入铜粉生成Fe2+，加入氨水引入新的杂质，答案为选CD。

（3）已知溶液的pH=4，则c（H+）=10-4mol/L，c（OH-）=10-10mol/L，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38=c（Fe3+）×c3（OH-），所以c（Fe3+）=4.0×10-8mol/L。

（4）将20mL Al2(SO4)3 溶液与等物质的量浓度的Ba(OH)2溶液70mL混合，则二者的物质的量之比为2：7，反应时铝离子与氢氧根离子的物质的量之比为1：3.5，所以有部分氢氧化铝转化为偏铝酸根离子，其离子方程式为2Al3++3SO42—+3Ba2++7OH—=3BaSO4↓+Al(OH)3↓+AlO2—+2H2O。

（5）n（HNO3）=0.1L×2mol/L=0.2mol，n（H2SO4）=0.1L×3mol/L=0.3mol，

则n（H+）=0.2mol+2×0.3mol=0.8mol，n（NO3-）=0.2mol，n（Cu）=0.3mol，

由反应3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O可知，0.8molCu、0.2molNO3-和0.8molH+恰好完全反应，所以所得溶液的溶质为硫酸铜，硫酸铜物质的量浓度为0.3mol÷0.1L=3mol/L。

考点：考查物质的分离提纯和制备，离子方程式的书写，化学计算等知识。