4.某化學興趣小組用含有鋁、鐵、銅的合金制取純凈的氯化鋁溶液、綠礬晶體和膽礬晶體,以探索工業(yè)廢料的再利用.其實驗方案如下:

試回答下列問題:
(1)過濾用的器材已有:濾紙、鐵架臺、鐵圈和燒杯,還要補充的玻璃儀器是玻璃棒、漏斗.
(2)由濾液A制得AlCl3溶液有途徑Ⅰ和Ⅱ兩條,你認為合理的是Ⅱ,理由是因為濾液A是偏鋁酸鈉和氫氧化鈉溶液,按途徑I直接向A中加入鹽酸得到的AlCl3溶液中含有大量的氯化鈉雜質;按途徑II通入二氧化碳氣體,得Al(OH)3沉淀,將Al(OH)3溶解于鹽酸中得到的是純凈的AlCl3溶液;AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(3)從濾液E中得到綠礬晶體的實驗操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾.
(4)寫出用濾渣F制備膽礬晶體的有關化學方程式Cu+H2SO4+3H2O+H2O2=CuSO4•5H2O.
(5)有同學提出可將方案中最初溶解合金的燒堿改用鹽酸,重新設計方案,也能制得三種物質,你認為后者的方案是否更合理后者的方案不合理,(填“是”或“否”)理由是因為該方案不符合實驗方案設計的簡約性原則,即操作步驟多、試劑消耗量大、作用時間長.

分析 含有鋁、鐵、銅的合金加入氫氧化鈉溶解,只有鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣,所以濾渣B為鐵和銅,再經(jīng)稀硫酸反應過濾的濾液為氯化亞鐵,進一步轉化成綠礬,濾渣F為銅單質,進一步轉化成膽礬;濾液A則為偏鋁酸鈉溶液,加過量鹽酸經(jīng)途徑Ⅰ生成氯化鋁溶液,而濾液A通足量氣體C經(jīng)途徑Ⅱ生成沉淀D,根據(jù)氫氧化鋁只溶于強酸強堿,所以氣體C為二氧化碳,沉淀D為氫氧化鋁,與鹽酸反應生成氯化鋁溶液,
(1)根據(jù)以上分析,該流程需要過濾操作,所以還需的玻璃儀器為玻璃棒、漏斗;
(2)根據(jù)反應所得產(chǎn)物的組成來選擇合適的制取方案;根據(jù)所發(fā)生的反應來確定溶液的組成情況,并書寫發(fā)生的反應;
(3)根據(jù)溶液來得到晶體來分析實驗操作;
(4)根據(jù)銅、稀硫酸、雙氧水的性質來判斷反應的發(fā)生,并結合質量守恒定律寫出該反應的化學方程式;
(5)根據(jù)實驗中的酸和堿的量的情況來對比回答.

解答 解:含有鋁.鐵.銅的合金加入氫氧化鈉溶解,只有鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣,所以濾渣B為鐵和銅,再經(jīng)稀硫酸反應過濾的濾液為氯化亞鐵,進一步轉化成綠礬,濾渣F為銅單質,進一步轉化成膽礬;濾液A則為偏鋁酸鈉溶液,加過量鹽酸經(jīng)途徑Ⅰ生成氯化鋁溶液,而濾液A通足量氣體C經(jīng)途徑Ⅱ生成沉淀D,根據(jù)氫氧化鋁只溶于強酸強堿,所以氣體C為二氧化碳,沉淀D為氫氧化鋁,與鹽酸反應生成氯化鋁溶液;
(1)根據(jù)以上分析,該流程需要過濾操作,所以還需的玻璃儀器為玻璃棒、漏斗,
故答案為:玻璃棒、漏斗;
(2)途徑Ⅰ偏鋁酸鈉和過量的鹽酸反應生成氯化鋁和氯化鈉的混合物,而途徑Ⅱ向偏鋁酸鈉中通入足量的二氧化碳,會得到純凈的氫氧化鋁沉淀,再用鹽酸溶解,所得溶液的成分只有氯化鋁,所以途徑Ⅱ更合理;鋁、鐵、銅的合金中只有金屬鋁可以和強堿反應生成偏鋁酸鈉和氫氣,所以濾液A的成分是偏鋁酸鈉,可以和過量的二氧化碳反應生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉,實質為:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,
故答案為:Ⅱ;因為濾液A是偏鋁酸鈉和氫氧化鈉溶液,按途徑I直接向A中加入鹽酸得到的AlCl3溶液中含有大量的氯化鈉雜質;按途徑II通入二氧化碳氣體,得Al(OH)3沉淀,將Al(OH)3溶解于鹽酸中得到的是純凈的AlCl3溶液;AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;
(3)將混合液來制備綠礬時應先將溶液加熱濃縮、然后冷卻結晶,即可得到綠礬,
故答案為:蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾;
(4)銅不能和稀硫酸反應,貼可以和硫酸反應,所以濾渣F是金屬銅,Cu中加入稀硫酸和H2O2可以制備膽礬晶體,反應方程式為Cu+H2SO4+3H2O+H2O2=CuSO4•5H2O,故答案為:Cu+H2SO4+3H2O+H2O2=CuSO4•5H2O;
(5)在實驗方案一中,酸的量的控制上沒有過高的要求,只需過量即可,但是方案二中,需要的是適量的酸,這很難控,
故答案為:后者的方案不合理;因為該方案不符合實驗方案設計的簡約性原則,即操作步驟多、試劑消耗量大、作用時間長.

點評 本題是對物質的分離和提純知識點的考查,題目難度中等,答題時注意靈活運用基礎知識和基本實驗操作方法.

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