Question

【題目】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）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(qǐng)選出你認(rèn)為的最佳途徑并說(shuō)明選擇的理由______________________________。

Answer 1

【答案】 2Al+2OH—+2H2O=2AlO2－+3H2↑ 稀硫酸或H2SO4 過(guò)濾 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】鋁、鐵和銅的合金中只有金屬鋁可以和氫氧化鈉反應(yīng)，過(guò)濾后，得到溶液A含有NaOH、NaAlO2，固體B為Cu和Fe。溶液A中通入過(guò)量的二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，過(guò)濾分離，得到C為Al（OH）3，D為NaHCO3溶液，氫氧化鋁溶解在鹽酸中得到氯化鋁溶液，然后蒸發(fā)結(jié)晶得到氯化鋁固體。固體B用試劑X反應(yīng)，過(guò)濾分離得到溶液E，溶液E蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以獲得綠礬晶體，可知試劑X為稀硫酸，E為FeSO4，F為Cu，Cu轉(zhuǎn)化得到硫酸銅，CuSO4溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以獲得膽礬晶體，據(jù)此解答。

（1）步驟Ⅰ中鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH—+2H2O=2AlO2－+3H2↑；

（2）由上述分析可知，試劑X為稀硫酸，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）途徑①中Cu與混酸反應(yīng)生成銅鹽、NO與水，反應(yīng)的離子方程式為3Cu+2NO3－+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；途徑①產(chǎn)生NO，途徑③中會(huì)生成二氧化硫，NO、二氧化硫均污染空氣，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。