Question

【题目】某工厂的废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3，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，用该工厂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中Al与NaOH溶液反应的离子方程式_________。

(2)试剂X是_______；固体F是______。

(3)在步骤Ⅱ时，用如图装置制取CO2并通入溶液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生

的白色沉淀会逐渐减少。为避免固体C减少，可在a和b间加一个盛有饱和____溶液的洗气瓶，其作用是______。

(4)使用FeSO4时，如要防止Fe3+的干扰，可以加入适量铁粉进行除杂，写出加入铁粉后发生反应的离子方程式________。

Answer 1

【答案】2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑ 稀硫酸 铜 NaHCO3 除去CO2中的HCl气体 2Fe3++Fe=3Fe2+

【解析】

Fe、Cu、Fe2O3都不与NaOH溶液反应，Al和Al2O3可与NaOH溶液反应，用含有Al、Fe、Cu和Al2O3、Fe2O3的废金属屑制取AlCl3、绿矾晶体（FeSO47H2O）和胆矾晶体流程为：合金中Al、Al2O3与NaOH反应，所得滤液A为NaAlO2溶液，经途径Ⅱ与足量CO2发生反应：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-，反应生成Al(OH)3固体C，生成的Al(OH)3再和盐酸反应生成AlCl3，得到的AlCl3较纯净；溶液D为NaHCO3溶液；滤渣B为Fe、Cu及Fe2O3，为了获得绿矾，根据元素守恒，加入足量稀硫酸，得到的滤液E为FeSO4，经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾，滤渣F为Cu，可用于制备胆矾，以此解答该题。

(1) 步骤Ⅰ中Al与NaOH溶液反应产生四羟基合铝酸钠和氢气，反应的离子方程式2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑；

(2)固体B是Fe、Cu、Fe2O3的混合物，向其中加入稀硫酸，金属铜和稀硫酸不反应，但是金属铁可以和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁，硫酸铁与铁化合成硫酸亚铁，进而制得绿矾晶体，所以试剂X为稀硫酸，固体F是Cu单质；

(3)进行步骤Ⅱ时，该小组用如图2所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中，一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的HCl气体，氯化氢在水中溶解了部分Al(OH)3沉淀，发生的反应为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，为了避免固体C减少，可在制取二氧化碳的装置与收集装置之间增加一个洗去HCl的装置，同时不溶解CO2，二氧化碳在饱和NaHCO3中难溶，氯化氢和NaHCO3反应生成二氧化碳气体，所以可在装置a和b之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，除去二氧化碳中的氯化氢；

故答案为：在装置a和b之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，除去HCl；

(4) 使用FeSO4时，如要防止Fe3+的干扰，可以加入适量铁粉进行除杂，这时Fe单质与Fe3+发生氧化还原反应产生Fe2+，该反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+，从而达到除杂的目的。