题目内容

4．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）由滤液A制得AlCl3溶液有途径Ⅰ和Ⅱ两条，你认为合理的是Ⅱ，理由是因为滤液A是偏铝酸钠和氢氧化钠溶液，按途径I直接向A中加入盐酸得到的AlCl3溶液中含有大量的氯化钠杂质；按途径II通入二氧化碳气体，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；AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-．
（3）从滤液E中得到绿矾晶体的实验操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．
（4）写出用滤渣F制备胆矾晶体的有关化学方程式Cu+H2SO4+3H2O+H2O2=CuSO4•5H2O．
（5）有同学提出可将方案中最初溶解合金的烧碱改用盐酸，重新设计方案，也能制得三种物质，你认为后者的方案是否更合理后者的方案不合理，（填“是”或“否”）理由是因为该方案不符合实验方案设计的简约性原则，即操作步骤多、试剂消耗量大、作用时间长．

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氯化亚铁，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）根据反应所得产物的组成来选择合适的制取方案；根据所发生的反应来确定溶液的组成情况，并书写发生的反应；
（3）根据溶液来得到晶体来分析实验操作；
（4）根据铜、稀硫酸、双氧水的性质来判断反应的发生，并结合质量守恒定律写出该反应的化学方程式；
（5）根据实验中的酸和碱的量的情况来对比回答．

解答 解：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氯化亚铁，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，
故答案为：玻璃棒、漏斗；
（2）途径Ⅰ偏铝酸钠和过量的盐酸反应生成氯化铝和氯化钠的混合物，而途径Ⅱ向偏铝酸钠中通入足量的二氧化碳，会得到纯净的氢氧化铝沉淀，再用盐酸溶解，所得溶液的成分只有氯化铝，所以途径Ⅱ更合理；铝、铁、铜的合金中只有金属铝可以和强碱反应生成偏铝酸钠和氢气，所以滤液A的成分是偏铝酸钠，可以和过量的二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠，实质为：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，
故答案为：Ⅱ；因为滤液A是偏铝酸钠和氢氧化钠溶液，按途径I直接向A中加入盐酸得到的AlCl3溶液中含有大量的氯化钠杂质；按途径II通入二氧化碳气体，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；AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；
（3）将混合液来制备绿矾时应先将溶液加热浓缩、然后冷却结晶，即可得到绿矾，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；
（4）铜不能和稀硫酸反应，贴可以和硫酸反应，所以滤渣F是金属铜，Cu中加入稀硫酸和H2O2可以制备胆矾晶体，反应方程式为Cu+H2SO4+3H2O+H2O2=CuSO4•5H2O，故答案为：Cu+H2SO4+3H2O+H2O2=CuSO4•5H2O；
（5）在实验方案一中，酸的量的控制上没有过高的要求，只需过量即可，但是方案二中，需要的是适量的酸，这很难控，
故答案为：后者的方案不合理；因为该方案不符合实验方案设计的简约性原则，即操作步骤多、试剂消耗量大、作用时间长．

点评 本题是对物质的分离和提纯知识点的考查，题目难度中等，答题时注意灵活运用基础知识和基本实验操作方法．

练习册系列答案
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