Question

5．某廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe、Al，還含有少量的銅銹[Cu₂（OH）₂CO₃]、少量的鐵銹和少量的氧化鋁，用上述廢金屬屑制取膽礬（CuSO₄•5H₂O）、無水AlCl₃和鐵紅的過程如圖所示：
請回答：
（1）在廢金屬屑粉末中加入試劑A，生成氣體1的反應的離子方程式是2Al+2OH^-+2H₂O=AlO₂^-+3H₂↑．
（2）溶液2中含有的金屬陽離子是Fe²⁺；氣體2的成分是CO₂和H₂．
（3）溶液2轉化為固體3的反應的離子方程式是4Fe²⁺+8OH^-+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃↓．
（4）利用固體2制取CuSO₄溶液有多種方法．
①在固體2中加入濃H₂SO₄并加熱，使固體2全部溶解得CuSO₄溶液，反應的化學方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②在固體2中加入稀H₂SO₄后，通入O₂并加熱，使固體2全部溶解得CuSO₄溶液，反應的離子方程式是2Cu+4H⁺+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O．
（5）溶液1轉化為溶液4過程中，不在溶液1中直接加入試劑C，理由是若在溶液1中直接加入鹽酸，會使溶液4中混有試劑A中的陽離子（如Na⁺等），而不是純凈的AlCl₃溶液．
（6）直接加熱AlCl₃•6H₂O不能得到無水AlCl₃•SOCl₂為無色液體，極易與水反應生成HCl和一種具有漂白性的氣體．AlCl₃•6H₂O與SOCl₂混合加熱制取無水AlCl₃，反應的化學方程式是AlCl₃•6H₂O+6SOCl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+12HCl↑+6SO₂↑．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)轉化圖可知，固體1最終生成膽礬和鐵紅，這說明固體1中含有鐵和銅兩種元素，所以試劑A應該是氫氧化鈉溶液，則氣體是鋁和氫氧化鈉反應生成的氫氣；
（2）固體2最終得到膽礬，這說明固體2是銅，則試劑B不應該是堿液．根據(jù)氣體2和氫氧化鈉溶液反應又有氣體1產生，這說明試劑B應該是硫酸，氣體2中含有CO₂和氫氣，而溶液2中含有亞鐵離子；
（3）固體3灼燒生成鐵紅，所以固體3是氫氧化鐵，則溶液2轉化為固體3的反應為溶液2中亞鐵離子與堿反應生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵被氧化成氫氧化鐵；
（4）①銅與濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫和水；
②銅和稀硫酸不反應，但氧氣能氧化單質銅生成氧化銅，進而生成硫酸銅；
（5）溶液1中含有偏鋁酸鈉，試劑C是鹽酸，如果向溶液1中+加試劑C→溶液4”，則溶液4中將混有試劑A中的陽離子（如Na⁺等），而使AlCl₃溶液不純凈；
（6）氯化鋁水解，所以直接加熱得不到氯化鋁，需要在氯化氫的氣氛中加熱．SOCl₂為無色液體，極易與水反應生成HCl和一種具有漂白性的氣體，所以根據(jù)原子守恒可知，該氣體應該是二氧化硫，據(jù)此書寫化學方程式．

解答 解：（1）根據(jù)轉化圖可知，固體1最終生成膽礬和鐵紅，這說明固體1中含有鐵和銅兩種元素．所以試劑A應該是氫氧化鈉溶液，則生成的氣體應該是鋁和氫氧化鈉反應生成的氫氣，反應的離子方程式是2Al+2OH^-+2H₂O=AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=AlO₂^-+3H₂↑；
（2）固體2最終得到膽礬，這說明固體2是銅，則試劑B不應該是堿液．根據(jù)氣體2和氫氧化鈉溶液反應又有氣體1產生，這說明試劑B應該是硫酸，氣體2中含有CO₂和氫氣，而溶液2中含有亞鐵離子，
故答案為：Fe²⁺；CO₂和H₂；
（3）固體3灼燒生成鐵紅，所以固體3是氫氧化鐵，則溶液2轉化為固體3的反應的離子方程式是4Fe²⁺+8OH^-+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃↓，
故答案為：4Fe²⁺+8OH^-+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃↓；
（4）①固體2是Cu，在固體2中加入濃H₂SO₄并加熱，使固體2全部溶解得CuSO₄溶液，反應的化學方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②在固體2中加入稀H₂SO₄后，通入O₂并加熱，使固體2全部溶解得CuSO₄溶液，反應的離子方程式是2Cu+4H⁺+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：2Cu+4H⁺+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O；
（5）溶液1中含有偏鋁酸鈉，試劑C是鹽酸．如果向溶液1中+加試劑C→溶液4”，則溶液4中將混有試劑A中的陽離子（如Na⁺等），而使AlCl₃溶液不純凈；
故答案為：若在溶液1中直接加入鹽酸，會使溶液4中混有試劑A中的陽離子（如Na⁺等），而不是純凈的AlCl₃溶液；
（6）氯化鋁易水解，所以直接加熱得不到氯化鋁，需要在氯化氫的氣氛中加熱；SOCl₂為無色液體，極易與水反應生成HCl和一種具有漂白性的氣體，所以根據(jù)原子守恒可知，該氣體應該是二氧化硫，則反應的方程式是AlCl₃•6H₂O+6SOCl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+12HCl↑+6SO₂↑，
故答案為：AlCl₃•6H₂O+6SOCl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+12HCl↑+6SO₂↑．

點評 本題以工藝流程圖為依托，綜合考查了元素化合物的性質及實驗內容，試題綜合性強，難易適中，側重對學生基礎知識的鞏固與訓練，同時也注重對學生答題能力的考查．