Question

(14分) 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(qǐng)回答：

（1）寫(xiě)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)，該小組用如下圖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(xiě)出途徑①中反應(yīng)的離子方程式 ， 請(qǐng)選出你認(rèn)為的最佳途徑并說(shuō)明選擇的理由 。

 

Answer 1

(1)2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑（2）稀硫酸或H2SO4，過(guò)濾；（3）在裝置Ⅰ、Ⅱ之間增加一個(gè)盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶；（4）3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；途徑②最佳，理由是原料利用率高，環(huán)境污染小

【解析】

試題解析：鋁、鐵和銅的合金中只有金屬鋁可以和氫氧化鈉之間反應(yīng)生成溶液A偏鋁酸鈉，固體B是金屬鐵和金屬銅，A中通入過(guò)量的二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀C和碳酸氫鈉溶液D，金屬鐵可以和硫酸之間發(fā)生反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，但是金屬銅和稀硫酸之間不反應(yīng)，硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以獲得綠礬晶體，金屬銅可以獲得膽礬晶體．（1）步驟Ⅰ加過(guò)量的氫氧化鈉，金屬鋁溶解其中生成偏鋁酸鈉溶液，即2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；（2）鐵和銅不與氫氧化鈉反應(yīng)，金屬銅和稀硫酸之間不反應(yīng)，但是金屬鐵可以和稀硫酸之間反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，進(jìn)而制的綠礬晶體，步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均是固體和液體的分離操作，應(yīng)該是過(guò)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中含有從鹽酸中揮發(fā)出的氯化氫氣體，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)洗去氯化氫的裝置，二氧化碳在飽和碳酸氫鈉中不溶，氯化氫和碳酸氫鈉應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，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(guò)程原料利用率高，所以途徑②最佳．

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)；物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用