Question

（12分）為探索工業(yè)廢料的再利用，某化學興趣小組設計了如下實驗流程，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反應的離子方程式： 。

（2）試劑X是 。步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需進行的實驗操作是 。

 

（3）進行步驟Ⅱ時，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。一段時間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀會逐漸減少。為了避免固體C減少，可采取的改進措施是 。

（4）用固體F制備CuSO4溶液，可設計以下三種途徑：

寫出途徑①中反應的離子方程式 ，請選出你認為的最佳途徑并說明選擇的理由 。

 

Answer 1

（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之間增加一個盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶（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）

【解析】

試題分析：（1）在合金中含有鋁、鐵和銅，向其中加入過量的NaOH溶液，其中的Al會發(fā)生反應：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，步驟Ⅰ反應的離子方程式是：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，（2）而Fe、Cu不能發(fā)生反應，過濾出來；在固體B中含有Fe、Cu，向其中加入過量的硫酸，由于Fe的活動性在金屬活動性順序表H前邊，而Cu位于H的后邊，所以Fe發(fā)生反應產(chǎn)生FeSO4，而Cu仍然是固體，將二者通過過濾分離開來，濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，就得到綠礬；再向固體Cu中加入濃硫酸并加熱，發(fā)生氧化還原反應產(chǎn)生CuSO4，將該溶液蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，就得到膽礬。向含有NaAlO2的濾液中通入過量的CO2氣體，會產(chǎn)生Al(OH)3沉淀和NaHCO3溶液，將沉淀和溶液通過過濾分離開，將沉淀沉淀后用適量的鹽酸溶解得到AlCl3溶液，最后在HCl的氣氛中加熱蒸發(fā)水分得到固體AlCl3。所以X是稀硫酸；步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需進行的實驗操作是過濾；（3）由于鹽酸有揮發(fā)性，在制取的CO2氣體中含有雜質(zhì)HCl,所以直接進行步驟Ⅱ時制取CO2并將制得的氣體通入溶液A中。一段時間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀會逐漸減少。為了避免固體C減少，應該先將雜質(zhì)HCl除去，可采取的改進措施是在裝置Ⅰ、Ⅱ之間增加一個盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶；（4）在途徑①中，Cu與稀硫酸、稀硝酸的混合物反應的離子方程式是：3Cu+2NO3－+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；在途徑①中會產(chǎn)生有毒氣體NO，不環(huán)保；在途徑②中，Cu與氧氣加熱產(chǎn)生CuO,再用酸溶解，得到硫酸銅，不僅無污染，而且原料的利用率也高；在途徑③中發(fā)生反應：Cu＋2H2SO4(濃) CuSO4＋SO2↑＋2H2O，會產(chǎn)生大氣污染物SO2，而且原料的利用率也降低，因此三種方法比較，最好的是方法②。

考點：考查物質(zhì)的綜合利用的知識，主要包括方案的設計、物質(zhì)的選擇、方法的比較、方程式的書寫。