Question

某工厂的废金属屑的主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al₂O₃和Fe₂O₃，该厂用上述废金属屑制取新型高效水处理剂Na₂FeO₄(高铁酸钠)等产品，过程如下：

Ⅰ.向废金属屑中加入过量的NaOH溶液，充分反应后过滤；

Ⅱ.向Ⅰ所得固体中加入过量稀H₂SO₄，充分反应后过滤；

Ⅲ.向Ⅱ所得固体中继续加入热的稀H₂SO₄，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO₄溶液；

Ⅳ.……

(1)步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为___________、______________。

(2)步骤Ⅱ所得的滤液中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe^3＋，用离子方程式解释其可能的原因：__________。

(3)步骤Ⅲ获得CuSO₄溶液的离子方程式为____________。

(4)步骤Ⅱ所得滤液经进一步处理可制得Na₂FeO₄，流程如下：

ⅰ.H2O2ⅱ.调pHNaClO/NaOH混合溶液

①测得滤液中c(Fe^2＋)为a mol·L^－1，若要处理1 m³滤液，理论上需要消耗25%的H₂O₂溶液________kg(用含a的代数式表示)。

②写出由Fe(OH)₃制取Na₂FeO₄的化学方程式：_____________。

Answer

(1)2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑ Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O

(2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(或2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋或Fe＋Fe2O3＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O等)

(3)2Cu＋O2＋4H＋2Cu2＋＋2H2O

(4)①68a ②2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋5H2O

【解析】本题考查了Cu、Fe、Al及其化合物的性质以及氧化还原反应、化学计算等，意在考查考生运用所学知识综合分析问题的能力。(1) Al和Al2O3均与NaOH溶液发生反应。(2)Ⅰ所得固体混合物中含有的单质铁和铜均可将Fe3＋还原为Fe2＋。(4)①H2O2在酸性条件下可将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋，n(H2O2)＝n(Fe2＋)＝×1000a mol＝500a mol，m(H2O2)＝500a mol×34 g·mol－1＝17000a g，故需25%的H2O2溶液的质量为＝68000a g＝68a Kg。②根据化合价变化及氧化还原反应规律可知Fe(OH)3被氧化，而NaClO被还原为NaCl，然后根据得失电子守恒、原子守恒配平方程式即可。