Question

3．某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用．其实验方案如下：

试回答下列问题：
（1）过滤用的器材已有：滤纸、铁架台、铁圈和烧杯，还要补充的玻璃仪器是：玻璃棒、漏斗．
（2）写出下列符号对应物质的化学式：ANaAlO₂CCO₂DAl（OH）₃EFeSO₄
（3）反应①的离子方程式是2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；反应②的离子方程式是Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；反应③的离子方程式是Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O
途径Ⅱ的方程式是NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
（4）由滤液A制得AlCl₃溶液有途径Ⅰ和Ⅱ两条，你认为合理的是途径Ⅱ，理由是因为滤液A是NaAlO₂和NaOH溶液，按途径I直接向A中加入盐酸得到的AlCl₃溶液中含有大量的NaCl杂质，按途径Ⅱ，通入CO₂气体，得Al（OH）₃沉淀，将Al（OH）₃溶解于盐酸中得到的是纯净的AlCl₃溶液．所以途径Ⅱ更合理．
（5）如何检验E中的金属阳离子？取少许溶液E与试管中，滴加KSCN溶液，溶液不变红色，再滴加新制氯水，溶液变为红色，说明含有Fe²⁺，涉及的离子方程式：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃．

Answer 1

分析 含有铝、铁、铜的合金加入氢氧化钠溶解，只有铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，所以滤渣B为铁和铜，再经稀硫酸反应过滤的滤液为硫酸亚铁，进一步转化成绿矾，滤渣F为铜单质，进一步转化成胆矾；滤液A则为偏铝酸钠溶液，加过量盐酸经途径Ⅰ生成氯化铝溶液，而滤液A通足量气体C经途径Ⅱ生成沉淀D，根据氢氧化铝只溶于强酸强碱，所以气体C为二氧化碳，沉淀D为氢氧化铝，与盐酸反应生成氯化铝溶液．
（1）根据以上分析，该流程需要过滤操作，所以还需的玻璃仪器为玻璃棒、漏斗；
（2）含有铝．铁．铜的合金加入氢氧化钠溶解，只有铝与氢氧化钠反应，滤液A为NaAlO₂，在滤液A中通入足量的C气体得到沉淀，为氢氧化铝，所以C为二氧化碳；D为氢氧化铝，滤渣B为铁和铜，再经稀硫酸反应过滤的滤液为硫酸亚铁；
（3）反应①为铝和氢氧化钠溶液反应，反应②为铁和硫酸反应，反应③为氢氧化铝和盐酸反应；途径Ⅱ为偏氯酸钠和二氧化碳和水反应生成氢氧化铝沉淀；
（4）途径Ⅰ会引入氯化钠杂质；而途径Ⅱ能制得纯净的AlCl₃溶液；
（5）E为FeSO₄溶液，检验Fe²⁺方法：二价铁易被空气中的氧气氧化成三价铁离子，检验三价铁离子用KSCN溶液．

解答 解：（1）过滤时需要制作过滤器的漏斗、滤纸，固定仪器的铁架台，引流用的玻璃棒，承接滤液的烧杯，所以还需的玻璃仪器为：玻璃棒、漏斗，
故答案为：玻璃棒、漏斗；
（2）含有铝．铁．铜的合金加入氢氧化钠溶解，只有铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，所以滤液A为NaAlO₂，在NaAlO₂溶液中通过过量的二氧化碳气体，发生NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，所以C为CO₂，生成的D为氢氧化铝，滤渣B为铁和铜，再经稀硫酸反应过滤的滤液为硫酸亚铁，进一步转化成绿矾，所以E为FeSO₄，
故答案为：NaAlO₂；CO₂；Al（OH）₃；FeSO₄；
（3）反应①为铝和氢氧化钠溶液反应2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，离子反应为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，反应②为铁和硫酸反应Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，离子反应为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，反应③为氢氧化铝和盐酸反应，离子方程式为Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O，途径Ⅱ为偏氯酸钠和二氧化碳和水反应生成氢氧化铝沉淀，NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O；NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
（4）NaAlO₂溶液，经途径Ⅰ与足量盐酸反应可生成AlCl₃溶液，但溶液中混有NaCl，在NaAlO₂溶液中通过过量的二氧化碳气体，发生AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，生成的氢氧化铝再和盐酸反应生成AlCl₃，途径Ⅱ得到的AlCl₃较纯净，
故答案为：途径Ⅱ；因为滤液A是NaAlO₂和NaOH溶液，按途径I直接向A中加入盐酸得到的AlCl₃溶液中含有大量的NaCl杂质，按途径Ⅱ，通入CO₂气体，得Al（OH）₃沉淀，将Al（OH）₃溶解于盐酸中得到的是纯净的AlCl₃溶液．所以途径Ⅱ更合理；
（5）E为FeSO₄溶液，检验Fe²⁺方法：取少许溶液E与试管中，滴加KSCN溶液，溶液不变红色，再滴加新制氯水，溶液变为红色，说明含有Fe²⁺，反应为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃，
故答案为：取少许溶液E与试管中，滴加KSCN溶液，溶液不变红色，再滴加新制氯水，溶液变为红色，说明含有Fe²⁺；2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃．

点评 本题主要考查了从工业废料中制取纯净物，注意从框图转化中找出有用信息，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，为高考常见题型，注意把握实验的操作原理和步骤，把握相关物质的性质，题目难度中等．