Question

為探索工業(yè)廢料的再利用，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)流程，用含有鋁、鐵和銅的合金廢料制取氯化鋁、綠礬晶體(FeSO₄·7H₂O)和膽礬晶體。

請回答：

（1）寫出步驟Ⅰ反應(yīng)的離子方程式：                                     。

（2）試劑X是         。步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是          。

（3）進(jìn)行步驟Ⅱ時(shí)，該小組用如圖7所示裝置及試劑制取CO₂并將制得的氣體通入溶液A中。一段時(shí)間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀會(huì)逐漸減少。為了避免固體C減少，可采取的改進(jìn)措施是                                     。

（4）用固體F制備CuSO₄溶液，可設(shè)計(jì)以下三種途徑：

寫出途徑①中反應(yīng)的離子方程式                                  ，請選出你認(rèn)為的最佳途徑并說明選擇的理由                                 。

Answer 1

【知識(shí)點(diǎn)】物質(zhì)的分離和提純  金屬及其化合物的性質(zhì)J2  C5

【答案解析】（1）2Al+2OH^—+2H₂O=2AlO₂^－+3H₂↑（2分）

（2）稀硫酸或H₂SO₄（2分）   過濾（2分）

（3）在裝置Ⅰ、Ⅱ之間增加一個(gè)盛有飽和NaHCO₃溶液的洗氣瓶(合理答案即給分)（2分）

（4）3Cu+2NO₃^－+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O（2分）  

 途徑②最佳，理由是原料利用率高，環(huán)境污染�。�2分，結(jié)論1分，理由1分）

  解析：（1）步驟Ⅰ加過量的氫氧化鈉，金屬鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，即2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均是固體和液體的分離操作，應(yīng)該是過濾；
（3）進(jìn)行步驟Ⅱ時(shí)，該小組用如圖2所示裝置及試劑將制得的CO₂氣體通入溶液A中．一段時(shí)間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀逐漸減少，其原因是二氧化碳?xì)怏w中含氯化氫氣體，氯化氫在水中溶解了部分沉淀氫氧化鋁，發(fā)生的反應(yīng)為Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O，為了避免固體C減少，可在制取二氧化碳的收集裝置中增加一個(gè)除去氯化氫的裝置，所以可在裝置I和Ⅱ之間增加一個(gè)盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶，除去二氧化碳中的氯化氫；
（4）銅和硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水，即3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，銅不能和稀硫酸反應(yīng)，但是當(dāng)加熱并通入空氣之后，銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，然后氧化銅會(huì)和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，不會(huì)產(chǎn)生污染大氣的氣體，該過程原料利用率高，所以途徑②最佳。

【思路點(diǎn)撥】本題考查了物質(zhì)的分離和提純，掌握鋁、鐵和銅及其化合物的性質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵。