Question

6．某化學(xué)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(shí)驗(yàn)方案如下：

回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出合金與燒堿溶液反應(yīng)的離子方程式2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，有人認(rèn)為合金與燒堿溶液形成了原電池，則作為原電池負(fù)極的物質(zhì)是Al．
（2）由濾液A制AlCl₃溶液的途徑有①和②兩種，你認(rèn)為合理的是途徑②．由AlCl₃溶液獲得AlCl₃晶體的方法是將溶液低溫蒸發(fā)濃縮過(guò)濾，所得固體在氯化氫的氛圍里蒸干．
（3）用粗制氧化銅通過(guò)兩種途徑制取膽礬，與途徑③相比，途徑④明顯具有的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：產(chǎn)生等量膽礬途徑④消耗硫酸少、途徑④不會(huì)產(chǎn)生污染大氣的氣體．
（4）通過(guò)途徑④實(shí)現(xiàn)用粗制氧化銅制取膽礬，必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作步驟：酸溶、加熱通氧氣、過(guò)濾、加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、自然干燥．其中“加熱通氧氣”所起的作用為2Cu+O₂+4H⁺=2Cu²⁺+2H₂O（用離子方程式表示）．
（5）在測(cè)定所得膽礬（CuSO₄•xH₂O）中結(jié)晶水x值的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中：稱量操作至少進(jìn)行4次．若測(cè)定結(jié)果x值偏高，可能的原因是aef．
a．加熱溫度過(guò)高            b．膽礬晶體的顆粒較大
c．加熱后放在空氣中冷卻     d．膽礬晶體部分風(fēng)化
e．加熱時(shí)膽礬晶體飛濺出來(lái)   f．所用坩堝事先未干燥（潮濕）

Answer 1

分析 含有鋁、鐵、銅的合金加入足量的氫氧化鈉溶解，只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所以濾渣B為鐵和銅，濾液中含有偏鋁酸鈉與剩余的NaOH，途徑①加入足量的鹽酸得到氯化鋁溶液，途徑②通入二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁用鹽酸溶解得到氯化鋁．濾渣B中用稀硫酸溶解，Cu不反應(yīng)，過(guò)濾分離，濾渣F為Cu、濾液E中含有硫酸亞鐵，經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌等操作得到綠礬．粗制氧化銅反應(yīng)得到硫酸銅，再經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌等操作得到藍(lán)礬．
（1）Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣；合金與燒堿溶液形成了原電池，F(xiàn)e、Cu不與氫氧化鈉溶液溶液，則Al作負(fù)極；
（2）途徑①所得的溶液中含有NaCl；應(yīng)防止氯化鋁溶液在加熱蒸發(fā)過(guò)程中水解；
（3）根據(jù)消耗硫酸用量及是否生成污染空氣的氣體分析；
（4）酸性條件下，氧氣與粗制氧化銅中的Cu反應(yīng)得到Cu²⁺，過(guò)濾除去不溶物后，經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌等操作得到藍(lán)礬；
（5）先稱量樣品與坩堝質(zhì)量，再加熱分解，稱量加熱后總質(zhì)量，兩次處理誤差在系統(tǒng)誤差范圍內(nèi)，說(shuō)明完全失去結(jié)晶水；
a．加熱溫度過(guò)高，硫酸銅可能分解；
b．膽礬晶體的顆粒較大，結(jié)晶水不能完全失去；
c．加熱后放在空氣中冷卻，有吸收空氣中水蒸氣；
d．膽礬晶體部分風(fēng)化，晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量偏小；
e．加熱時(shí)膽礬晶體飛濺出來(lái)，失去的晶體全部按結(jié)晶水質(zhì)量計(jì)算；
f．所用坩堝事先未干燥（潮濕），沉淀結(jié)晶水的質(zhì)量偏大．

解答 解：含有鋁、鐵、銅的合金加入足量的氫氧化鈉溶解，只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所以濾渣B為鐵和銅，濾液中含有偏鋁酸鈉與剩余的NaOH，途徑①加入足量的鹽酸得到氯化鋁溶液，途徑②通入二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁用鹽酸溶解得到氯化鋁．濾渣B中用稀硫酸溶解，Cu不反應(yīng)，過(guò)濾分離，濾渣F為Cu、濾液E中含有硫酸亞鐵，經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌等操作得到綠礬．粗制氧化銅反應(yīng)得到硫酸銅，再經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌等操作得到藍(lán)礬．
（1）Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應(yīng)離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，合金與燒堿溶液形成了原電池，F(xiàn)e、Cu不與氫氧化鈉溶液溶液，則Al作負(fù)極，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；Al；
（2）途徑①所得的溶液中含有NaCl，途徑②是利用氫氧化鋁與鹽酸反應(yīng)得到氯化鋁，制得氯化鋁比較純，途徑②更合理，氯化鋁溶液在加熱蒸發(fā)過(guò)程中應(yīng)防止水解，具體操作為：將溶液低溫蒸發(fā)濃縮過(guò)濾，所得固體在氯化氫的氛圍里蒸干，
故答案為：途徑②；將溶液低溫蒸發(fā)濃縮過(guò)濾，所得固體在氯化氫的氛圍里蒸干；
（3）途徑③中Cu會(huì)與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅與二氧化硫，途徑④中Cu與硫酸、氧氣反應(yīng)生成硫酸銅，與途徑③相比，途徑④明顯具有的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：產(chǎn)生等量膽礬途徑④消耗硫酸少、途徑④不會(huì)產(chǎn)生污染大氣的氣體，
故答案為：產(chǎn)生等量膽礬途徑④消耗硫酸少、途徑④不會(huì)產(chǎn)生污染大氣的氣體；
（4）酸性條件下，氧氣與粗制氧化銅中的Cu反應(yīng)得到Cu²⁺，反應(yīng)離子方程式為：2Cu+O₂+4H⁺=2Cu²⁺+2H₂O，過(guò)濾除去不溶物后，經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌等操作得到藍(lán)礬，
故答案為：加熱濃縮、過(guò)濾；2Cu+O₂+4H⁺=2Cu²⁺+2H₂O；
（5）先稱量樣品與坩堝質(zhì)量，再加熱分解，稱量加熱后總質(zhì)量，兩次處理誤差在系統(tǒng)誤差范圍內(nèi)，說(shuō)明完全失去結(jié)晶水，至少進(jìn)行4次質(zhì)量稱量；
a．加熱溫度過(guò)高，硫酸銅可能分解，測(cè)定結(jié)晶水質(zhì)量偏大，導(dǎo)致x值偏高；
b．膽礬晶體的顆粒較大，結(jié)晶水不能完全失去，測(cè)定結(jié)晶水質(zhì)量偏小，導(dǎo)致x值偏低；
c．加熱后放在空氣中冷卻，有吸收空氣中水蒸氣，測(cè)定結(jié)晶水質(zhì)量偏小，導(dǎo)致x值偏低；
d．膽礬晶體部分風(fēng)化，晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量偏小，導(dǎo)致x值偏低；
e．加熱時(shí)膽礬晶體飛濺出來(lái)，失去的晶體全部按結(jié)晶水質(zhì)量計(jì)算，測(cè)定結(jié)晶水質(zhì)量偏大，導(dǎo)致x值偏高；
f．所用坩堝事先未干燥（潮濕），沉淀結(jié)晶水的質(zhì)量偏大，導(dǎo)致x值偏高，
故答案為：4；aef．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，涉及多操作的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)的分離提純、物質(zhì)含量測(cè)定等，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，為高考常�?jiàn)題型，注意把握實(shí)驗(yàn)的操作原理和步驟，難度中等．