Question

10．某工廠的廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe和Al，此外還含有少量Al₂O₃和Fe₂O₃，該廠用上述廢金屬屑制取新型高效水處理劑Na₂FeO₄（高鐵酸鈉）等產品，過程如下：
Ⅰ．向廢金屬屑中加入過量的NaOH溶液，充分反應后過濾；
Ⅱ．向Ⅰ所得固體中加入過量稀H₂SO₄，充分反應后過濾；
Ⅲ．向Ⅱ所得固體中繼續(xù)加入熱的稀H₂SO₄，同時不斷鼓入空氣，固體溶解得CuSO₄溶液；
Ⅳ．…
（1）步驟Ⅰ中發(fā)生反應的化學方程式為2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑、Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O．
（2）步驟Ⅱ所得的濾液中加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，表明濾液中不存在Fe³⁺，用離子方程式解釋其可能的原因2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．
（3）步驟Ⅲ獲得CuSO₄溶液的離子方程式為2Cu+O₂+4H⁺═2Cu²⁺+2H₂O．
（4）步驟Ⅱ所得濾液經進一步處理可制得Na₂FeO₄，高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是一種多功能、高效無毒的新型綠色水處理劑．
①Na₂FeO₄中鐵元素的化合價是+6價，Na₂FeO₄具有較強的氧化性（填“氧化性”或“還原性”）．
②用Na₂FeO₄給水消毒、殺菌時得到的Fe³⁺可以凈水，F(xiàn)e³⁺凈水原因是Fe³⁺+3H₂O?4Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺（用離子方程式表示）．
③工業(yè)上可用FeCl₃、NaOH、NaClO三種物質在一定條件下反應制得Na₂FeO₄，完成下列化學方程式：
2FeCl₃+10NaOH+3NaClO═2Na₂FeO₄+5H₂O+9NaCl．

Answer 1

分析 利用主要成分為Cu、Fe和Al，此外還含有少量Al₂O₃和Fe₂O₃的廢金屬屑制取新型高效水處理劑Na₂FeO₄，首先利用鋁及其氧化物的兩性性質用NaOH溶液溶解后再過濾除去，再用稀硫酸溶液濾渣，得到含有Fe²⁺、Fe³⁺的混合溶液并過慮除去銅，副產品Cu可以用熱的稀硫酸并通氧氣的情況下溶解得到硫酸銅溶液，濾液可通過氧化使溶液里只存在Fe³⁺，然后滴加NaOH溶液得到Fe（OH）₃沉淀，再將經過過濾洗滌得到的Fe（OH）₃固體溶解在NaOH和NaClO的混合溶液里可制目標產物；
（1）Al和Al₂O₃都有兩性，加入過量的NaOH溶液，可溶解鋁、氧化鋁得到可溶性的偏鋁酸鈉溶液，通過過濾可除去；
（2）步驟Ⅱ在用稀硫酸溶解氧化鐵生成硫酸鐵，同時混合物中的鐵會還原硫酸鐵生成硫酸亞鐵；
（3）銅能溶解在不斷通氧氣的熱的稀硫酸中得到硫酸銅溶液，反應中氧氣作氧化劑，還原產物為水，發(fā)生的化學方程式為2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O，再改寫成離子方程式；
（4）根據化合物中化合價代數和為零可知，高鐵酸鈉中鐵顯+6價，有強氧化性，在凈水時被還原生成鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，氫氧化鐵膠體有吸附性，能吸附水的雜質，工業(yè)上可用FeCl₃、NaOH、NaClO三種物質在一定條件下反應制得Na₂FeO₄，根據電子得失守恒和元素守恒可完成化學方程式．

解答 解：（1）利用Al和Al₂O₃和Fe₂O₃的兩性，用過量的NaOH溶液除去廢金屬屑中的Al和Al₂O₃發(fā)生反應的化學方程式為2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑、Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O，
故答案為：2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑、Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O；
（2）氧化鐵溶于硫酸生成硫酸鐵，同時混合物中的鐵會還原硫酸鐵生成硫酸亞鐵，反應的離子方程式：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（3）銅溶解在不斷通氧氣的熱的稀硫酸中得到硫酸銅溶液，發(fā)生反應的離子方程式為2Cu+O₂+4H⁺═2Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+4H⁺═2Cu²⁺+2H₂O；
（4）①根據化合物中化合價代數和為零可知，高鐵酸鈉中鐵顯+6價，有強氧化性，
故答案為：+6；氧化性；
②在凈水時被還原生成鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，氫氧化鐵膠體有吸附性，能吸附水的雜質，反應的離子方程式為Fe³⁺+3H₂O?4Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Fe³⁺+3H₂O?4Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺；
③工業(yè)上可用FeCl₃、NaOH、NaClO三種物質在一定條件下反應制得Na₂FeO₄，根據電子得失守恒和元素守恒可知，反應的化學方程式為2FeCl₃+10NaOH+3NaClO═2 Na₂FeO₄+5H₂O+9 NaCl，
故答案為：Na₂FeO₄、H₂O、NaCl．

點評 本題考查物質的制備方案的設計，題目難度中等，解答本題時注意把握題給信息，學習中注重知識遷移能力的培養(yǎng)．