Question

工业上用含有铝、铁、铜的废弃合金为主要原料制取硫酸铝溶液、硝酸铜晶体和无水氯化铁，其生产流程如图所示．

已知：调节适当PH范围可使Fe³⁺沉淀完全而Cu²⁺不会沉淀．请回答下列问题：
（1）写出向合金中加入KOH溶液后所发生反应的离子方程式：

 

．
（2）在滤液A中直接加入硫酸后所得到的硫酸铝溶液中除含少量硫酸外，还一定含有的杂质是

 

（填化学式）．
请设计一个更合理的实验方案由滤液A制备纯净的硫酸铝溶液，仿照上图形式画出制备流程图（提示：在箭头上下方标出所用试剂和实验操作）

 

．
（3）写出试剂X的名称

 

．
（4）实验操作I的顺序依次为

 

（选填序号）．
A．蒸馏    B．蒸发浓缩  C．过滤    D．冷却结晶
（5）要制得更纯的Cu（NO₃）₂?6H₂O晶体，必须进行的操作是

 

（填操作名称）．
（6）写出滤渣E与W反应的化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：含有铝、铁、铜的废弃合金加入过量氢氧化钾溶液过滤得到滤渣B为Cu、Fe，滤液为KAlO₂溶液，加入过量硫酸得到硫酸铝；滤渣B中加入X生成Y和溶液C，Y通入氧气反应生成X，判断X为HNO₃，Y为NO气体，溶液C为Fe（NO₃）₃，Cu（NO₃）₂，调节溶液PH使铁离子沉淀得到滤渣E为Fe（OH）₃，滤液D通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硝酸铜晶体；滤渣E加入稀盐酸溶解W，过滤得到滤液F为氯化铁溶液F，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到氯化铁晶体；
（1）铝溶解于氢氧化钾溶液生成偏铝酸钾和氢气；
（2）加入的氢氧化钾过量，可能含有稀硫酸、硫酸钠；滤液A制备纯净的硫酸铝溶液，先通入足量二氧化碳和偏铝酸钾溶液反应生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，洗涤后加入稀硫酸恰好使氢氧化铝沉淀溶解得到硫酸铝溶液；
（3）流程分析可知X为HNO₃；
（4）操作Ⅰ二等溶质晶体，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤；
（5）得到更纯净的晶体需要进行重结晶；
（6）滤渣E为Fe（OH）₃，与W为稀盐酸反应生成氯化铁溶液；

解答： 解：含有铝、铁、铜的废弃合金加入过量氢氧化钾溶液过滤得到滤渣B为Cu、Fe，滤液为KAlO₂溶液，加入过量硫酸得到硫酸铝；滤渣B中加入X生成Y和溶液C，Y通入氧气反应生成X，判断X为HNO₃，Y为NO气体，溶液C为Fe（NO₃）₃，Cu（NO₃）₂，调节溶液PH使铁离子沉淀得到滤渣E为Fe（OH）₃，滤液D通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硝酸铜晶体；滤渣E加入稀盐酸溶解W，过滤得到滤液F为氯化铁溶液F，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到氯化铁晶体；
（1）铝溶解于氢氧化钾溶液生成偏铝酸钾和氢气，反应的离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）加入的氢氧化钾过量，可能含有稀硫酸、硫酸钠；滤液A制备纯净的硫酸铝溶液，先通入足量二氧化碳和偏铝酸钾溶液反应生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，洗涤后加入稀硫酸恰好使氢氧化铝沉淀溶解得到硫酸铝溶液，仿照上图形式画出制备流程图为：；
故答案为：K₂SO₄，；
（3）流程分析可知X为HNO₃；
故答案为：HNO₃；
（4）操作Ⅰ二等溶质晶体，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤；
故答案为：BDC；
（5）得到更纯净的晶体需要进行重结晶；
故答案为：重结晶；
（6）滤渣E为Fe（OH）₃，与W为稀盐酸反应生成氯化铁溶液，反应的化学方程式：Fe（OH）₃+3HCl=FeCl₃+3H₂O；
故答案为：Fe（OH）₃+3HCl=FeCl₃+3H₂O；

点评：本题考查了物质分离提纯的方法分析，流程理解应用，掌握基础，实验基本操作是关键，题目难度中等．