Question

1．某學�；瘜W興趣小組為探究金屬回收物的綜合利用，專門設計實驗用含有鋁、鐵、銅的合金制取純凈的AlCl₃溶液和膽礬晶體（CuSO₄•5H₂O），其實驗方案如圖：請回答下列問題：
（1）將合金研磨成合金粉的目的是增大反應物的接觸面積，使反應速率加快．
（2）分別寫出步驟 I、II中發(fā)生反應的化學方程式：
I：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；  II：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
（3）在濾液B轉(zhuǎn)化為沉淀E的過程中鹽酸的用量不易控制，可將加入適量的鹽酸改為通入一種氣體，該氣體的電子式為，寫出更改試劑（氣體過量）后生成沉淀E所發(fā)生反應的離子方程式：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）該小組成員從資料中獲知H₂O₂是一種綠色氧化劑，在濾渣D中加入稀硫酸和H₂O₂可制得CuSO₄，該反應的總化學方程式為Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O．

Answer 1

分析 合金中鋁具有兩性，能與氫氧化鈉反應，故濾渣A是金屬Fe和金屬Cu，濾液中含有偏鋁酸根離子，濾渣A中加入稀硫酸F溶解，Cu不溶解，故濾渣D使金屬Cu，濾液C中含有亞鐵離子，濾液B中加入適量HCl生成氫氧化鋁沉淀，再加入適量鹽酸變?yōu)槁然�鋁溶液；
（1）研磨成粉末可以增大反應物的接觸面積，從化學反應速率方面考慮即可；
（2）鋁、鐵和銅三種金屬中，只有金屬鋁能與氫氧化鈉溶液反應，過濾后鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，依據(jù)氧化還原反應原理書寫方程式即可；
（3）氫氧化鋁具有兩性，即溶于強酸也溶于強堿，但是不溶于弱酸，據(jù)此解答即可；
（4）根據(jù)銅、稀硫酸、雙氧水的性質(zhì)來判斷反應的發(fā)生，并結(jié)合質(zhì)量守恒定律寫出該反應的化學方程式．

解答 解：（1）把合金研磨成合金粉，即把塊狀固體研磨成細小的顆粒，增大了反應物的接觸面積，加快了化學反應速率，
故答案為：增大反應物的接觸面積，使反應速率加快；
（2）三種金屬只有金屬鋁是兩性金屬，與氫氧化鈉的溶液反應，反應生成氫氣、偏鋁酸鈉，化學反應方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
過濾后鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，反應方程式為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（3）偏鋁酸鈉溶于過量的HCl會直接生成氯化鋁而得不到氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁不溶于弱酸，故利用碳酸的弱酸性代替HCl，此氣體為二氧化碳，電子式為，偏鋁酸鈉中通入過量的二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，離子反應方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）Cu中加入稀硫酸和H₂O₂可以制備膽礬晶體，反應方程式為：Cu+H₂SO₄+3H₂O+H₂O₂=CuSO₄•5H₂O，改成離子反應方程式為：Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O．

點評 本題考查制備方案的設計，題目難度中等，涉及化學反應速率影響、化學方程式、離子方程式書寫等知識，根據(jù)制備流程明確實驗原理為解答關(guān)鍵，試題有利于提高學生的分析能力及化學實驗能力．