Question

3．垃圾是放錯(cuò)地方的資源，工業(yè)廢料也可以再利用．某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中用廢棄含有鋁、鐵、銅的合金制取硫酸鋁溶液、硝酸銅晶體和鐵紅（Fe₂O₃）．實(shí)驗(yàn)流程如下：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)中多出用到過濾操作，該操作使用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒．
（2）在合金中加入KOH溶液后所發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
（3）在濾液A中直接加入硫酸所獲得的硫酸鋁溶液中會(huì)含有雜質(zhì)K₂SO₄，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)更合理的實(shí)驗(yàn)方案由濾液A制備純凈的硫酸鋁溶液．完成下面的制備流程圖，在括號(hào)內(nèi)填寫物質(zhì)的化學(xué)式：

（4）溶液C中所含的陽(yáng)離子有Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺，溶液C生成濾液D中的配合物的離子方程式為Cu²⁺+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+4H₂O．
（5）用石墨電極電解2L含0.2mol/L KCl和0.2mol/L Cu（NO₃）₂的混合溶液一段時(shí)間后，在一電極上析出19.2gCu，此時(shí)若要使上述溶液恢復(fù)到原來的成分和濃度，應(yīng)向電解后的溶液中加入0.2molCuCl₂和0.1molCuO（填物質(zhì)化學(xué)式和對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的量）．

Answer 1

分析 含有鋁、鐵、銅的廢棄合金加入過量氫氧化鉀溶液過濾得到濾渣B為Cu、Fe，濾液為KAlO₂溶液，加入過量硫酸得到硫酸鋁；濾渣B中加入X生成Y和溶液C，Y通入氧氣反應(yīng)生成X，判斷X為HNO₃，Y為NO氣體，溶液C為Fe（NO₃）₃，Cu（NO₃）₂，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子沉淀得到濾渣E為Fe（OH）₃，濾液D通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硝酸銅晶體；濾渣E加入稀鹽酸溶解W，過濾得到濾液F為氯化鐵溶液F，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到氯化鐵晶體．
（1）根據(jù)過濾的裝置答題；
（2）鋁溶解于氫氧化鉀溶液生成偏鋁酸鉀和氫氣；
（3）濾液A中含有雜質(zhì)K₂SO₄，濾液A制備純凈的硫酸鋁溶液，先通入足量二氧化碳和偏鋁酸鉀溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到氫氧化鋁沉淀，洗滌后加入稀硫酸恰好使氫氧化鋁沉淀溶解得到硫酸鋁溶液；
（4）溶液C為Fe（NO₃）₃，Cu（NO₃）₂，加入氨水后能形成銅氨配合物的溶液；
（5）電解混合溶液時(shí)，陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu，電極上析出19.2gCu，可知陰極得到0.6mol電子，陽(yáng)極發(fā)生：2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，結(jié)合兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等和電極方程式以及元素守恒計(jì)算．

解答 解：含有鋁、鐵、銅的廢棄合金加入過量氫氧化鉀溶液過濾得到濾渣B為Cu、Fe，濾液為KAlO₂溶液，加入過量硫酸得到硫酸鋁；濾渣B中加入X生成Y和溶液C，Y通入氧氣反應(yīng)生成X，判斷X為HNO₃，Y為NO氣體，溶液C為Fe（NO₃）₃，Cu（NO₃）₂，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子沉淀得到濾渣E為Fe（OH）₃，濾液D通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硝酸銅晶體；濾渣E加入稀鹽酸溶解W，過濾得到濾液F為氯化鐵溶液F，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到氯化鐵晶體；
（1）根據(jù)過濾的裝置可知，過濾操作用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒，
故答案為：漏斗、燒杯、玻璃棒；
（2）鋁溶解于氫氧化鉀溶液生成偏鋁酸鉀和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）加入的氫氧化鉀過量，可能含有稀硫酸、硫酸鈉；濾液A制備純凈的硫酸鋁溶液，先通入足量二氧化碳和偏鋁酸鉀溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到氫氧化鋁沉淀，洗滌后加入稀硫酸恰好使氫氧化鋁沉淀溶解得到硫酸鋁溶液，仿照上圖形式畫出制備流程圖為：；
故答案為：CO₂；稀H₂SO₄；
（4）溶液C為Fe（NO₃）₃，Cu（NO₃）₂，溶液C中所含的陽(yáng)離子有Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺，加入氨水后能形成銅氨配合物的溶液，反應(yīng)的離子方程式為Cu²⁺+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+4H₂O，
故答案為：Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺；Cu²⁺+4NH₃•H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+4H₂O；
（5）電解混合溶液時(shí)，陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu，電極上析出19.2gCu，可知陰極得到0.6mol電子，陽(yáng)極發(fā)生：2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，氯離子完全析出時(shí)，因?yàn)閚（Cl^-）=0.2×2mol=0.4mol，所以轉(zhuǎn)移電子0.4mol，生成n（Cl₂）=0.2mol，則OH^-轉(zhuǎn)移電子0.2mol，生成氧氣0.05mol，根據(jù)元素守恒可知，若要使上述溶液恢復(fù)到原來的成分和濃度，應(yīng)向電解后的溶液中加入0.2molCuCl₂和0.1molCuO，
故答案為：0.2molCuCl₂和0.1molCuO．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純的方法分析，流程理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)基本操作是關(guān)鍵，題目難度中等，電解池的計(jì)算是本題難點(diǎn)．