Question

某学校化学兴趣小组为探索金属回收物的综合利用，专门设计实验用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体（FeSO₄?7H₂O）和胆矾晶体（CuSO₄?5H₂O），其实验方案如下：
（1）小组成员经过检测，发现制得的绿矾不纯，最可能的原因是

 

；要想由沉淀Ⅰ最终制得纯度较高的绿矾，改进方法是

 

（2）小组成员从资料中获知H₂O₂是一种绿色氧化剂，在滤渣B中加入稀硫酸和H₂O₂可以使B溶解，则该反应的离子方程式为

 

（3）有同学提出可将方案中最初溶解合金的盐酸改用烧碱，重新设计方案，也能制得这三种物质，该方案比前一种方案相对更合理，原因是：

 

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Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护

专题：实验设计题

分析：合金铝、铁、铜加入足量盐酸溶解后过滤，得到滤液A为氯化铝、氯化亚铁，加入足量氢氧化钠溶液过滤得到滤液C为偏铝酸钠溶液，加入适量盐酸过滤得到氢氧化铝沉淀加入盐酸溶解生成氯化铝溶液；沉淀Ⅰ为氢氧化亚铁，加入硫酸生成硫酸亚铁溶液D蒸发结晶得到绿矾晶体；
（1）制得的绿矾不纯，部分亚铁离子被氧化为铁离子，要想由沉淀I最终制得纯度较高的绿矾，需要向D溶液中加入过量铁粉还原铁离子过滤后溶液通过操作得到晶体；
（2）依据反应原理分析即可；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；
（3）根据实验中的酸和碱的量的情况来对比回答．

解答： 解：（1）发现制得的绿矾不纯，是因为亚铁离子被氧化为铁离子，要想由沉淀I最终制得纯度较高的绿矾，需要向D溶液中加入过量铁粉还原铁离子为亚铁离子，过滤得到溶液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到绿矾晶体；
故答案为：反应过程中部分二价铁转化成了三价铁；向溶液D中加入足量铁粉，反应后过滤，取滤液蒸发结晶即可得绿矾；
（2）铜与浓硫酸反应生成有毒有污染的二氧化硫气体，若铜先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，Cu中加入稀硫酸和H₂O₂可以制备胆矾晶体，反应的离子方程式为：Cu+2H⁺+H₂O₂=Cu²⁺+2H₂O，
故答案为：Cu+2H⁺+H₂O₂=Cu²⁺+2H₂O；
（3）在实验原方案中，需要的是适量的酸，且步骤繁琐，这很难控制，改用烧碱，首先分离出来铝，然后加入硫酸，分离出铁，最后得铜的化合物，故比较合理，
故答案为：原方案操作步骤多、时间长、消耗试剂量过大．

点评：本题是对物质的分离和提纯知识点的考查，题目难度不是很大，可以根据所学的知识进行．