Question

某工厂的废金属屑的主要成分为和，此外还含有少量和。为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用该工厂的废料抽取氯化铝、绿矾和胆矾晶体。

请回答：

（1）写出步骤Ⅰ反应的离子方程式：__________；__________；

（2）试剂X是_______，溶液D是_____；

（3）在步骤Ⅱ时，用如图所示装置制取并通入溶液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为避免固体C减少，可采取的改进措施是______；

（4）工业上常用溶液E制得净水剂，流程如下：

①测得溶液E中为，若要处理溶液E，理论上需要消耗25%的溶液_____；

②写出由制取的离子方程式_________（已知被还原为）。

Answer

稀硫酸 NaHCO3溶液 在a、b之间加一个盛有饱和溶液的洗气瓶，除去 13.6

【解析】

废金属屑中含有Cu、Fe、Al、Al2O3、Fe2O3，当加入过量NaOH溶液时，Cu、Fe、Fe2O3不与氢氧化钠反应，Al、Al2O3与氢氧化钠反应，所得滤液A为NaAlO2溶液，经途径Ⅱ与足量二氧化碳发生AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-，反应生成氢氧化铝固体C，溶液D为碳酸氢钠溶液，氢氧化铝再和盐酸反应生成AlCl3，得到AlCl3溶液；

滤渣B为Cu、Fe、Fe2O3的混合物，加入足量稀硫酸，得到的滤液E主要为FeSO4溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾，滤渣F为Cu，Cu与浓硫酸反应产生CuSO4，从而制备胆矾，以此解答该题。

(1)在废金属屑中含有Cu、Fe、Al、Al2O3、Fe2O3，当加入过量NaOH溶液时，只有Al、Al2O3可以发生反应，所以步骤Ⅰ反应的离子方程式是2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑，Al2O3+ 2OH-= 2AlO2-+H2O，故答案为：2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑，Al2O3+ 2OH-= 2AlO2-+H2O；

(2)把混合物过滤，得到的固体B中含有Cu、Fe、Fe2O3，向其中加入过量的稀硫酸，产生硫酸亚铁溶液E和固体F(Cu)，所以试剂X是稀H2SO4，溶液A为NaAlO2溶液，经途径Ⅱ与足量二氧化碳发生NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3，溶液D为NaHCO3溶液，故答案为：稀硫酸；NaHCO3溶液；

(3)在步骤Ⅱ时，用如图装置制取CO2并通入溶液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少，这是由于浓盐酸有挥发性，在制取的CO2气体中含有杂质HCl，HCl使氢氧化铝溶解而减少，为了避免固体C减少，可采取的改进措施是a、b间加一个盛有饱和NaHCO3的洗气瓶，除去HCl，故答案为：在a、b之间加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，除去HCl；

(4)①Fe2+与H2O2反应的方程式是：2Fe2++H2O2+2H+= 2Fe3++2H2O，由于n(Fe2+)=0.2 mol/L×1×103 L=200mol，则根据方程式可知需要H2O2的物质的量是100mol，所以理论上需要消耗的H2O2溶液的质量==13600g=13.6kg，故答案为：13.6；

②结合图示流程可知由Fe(OH)3制取Na2FeO4的离子方程式是2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeO42-＋3Cl－＋5H2O，故答案为：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeO42-＋3Cl－＋5H2O。