Question

【题目】为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用含有铝、铁和铜的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体。

请回答：

（1）写出步骤Ⅰ反应的离子方程式：_________________________。

（2）试剂X是______。步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是________。

（3）用固体F制备CuSO4溶液，可设计以下三种途径：

写出途径①中反应的离子方程式_______________________________，请选出你认为的最佳途径并说明选择的理由______________________________。

Answer 1

【答案】 2Al+2OH—+2H2O=2AlO2－+3H2↑ 稀硫酸或H2SO4 过滤 3Cu+2NO3－+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O 途径②最佳，理由是原料利用率高，环境污染小

【解析】铝、铁和铜的合金中只有金属铝可以和氢氧化钠反应，过滤后，得到溶液A含有NaOH、NaAlO2，固体B为Cu和Fe。溶液A中通入过量的二氧化碳可以得到氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，过滤分离，得到C为Al（OH）3，D为NaHCO3溶液，氢氧化铝溶解在盐酸中得到氯化铝溶液，然后蒸发结晶得到氯化铝固体。固体B用试剂X反应，过滤分离得到溶液E，溶液E蒸发浓缩、冷却结晶可以获得绿矾晶体，可知试剂X为稀硫酸，E为FeSO4，F为Cu，Cu转化得到硫酸铜，CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可以获得胆矾晶体，据此解答。

（1）步骤Ⅰ中铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，反应的离子方程式为2Al+2OH—+2H2O=2AlO2－+3H2↑；

（2）由上述分析可知，试剂X为稀硫酸，步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均是固体和液体的分离操作，应该是过滤；

（3）途径①中Cu与混酸反应生成铜盐、NO与水，反应的离子方程式为3Cu+2NO3－+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；途径①产生NO，途径③中会生成二氧化硫，NO、二氧化硫均污染空气，铜不能和稀硫酸反应，但是当加热并通入空气之后，铜和氧气反应生成氧化铜，然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜，不会产生污染大气的气体，该过程原料利用率高，所以途径②最佳。