Question

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）进行步骤Ⅱ时，该小组用如图所示装置及试剂制取CO₂并将制得的气体通入溶液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为了避免固体C减少，可采取的改进措施是             。

（4）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

（1）2Al+2OH^—+2H₂O=2AlO₂^－+3H₂↑（2分）
（2）稀硫酸或H₂SO₄（2分）  过滤（2分）
（3）在装置Ⅰ、Ⅱ之间增加一个盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气瓶(合理答案即给分)（2分）
（4）3Cu+2NO₃^－+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O（2分）  途径②最佳，理由是原料利用率高，环境污染小（2分，结论1分，理由1分）

试题分析：（1）铝、铁、铜中铝与氢氧化钠反应，产生偏氯酸钠和氢气；（2）步骤Ⅲ分离铜、铁，且生成绿矾（硫酸亚铁），故x为稀硫酸；固液分离用过滤；（3）由于浓盐酸易挥发，制备的二氧化碳中含有HCl气体，导致生成的氢氧化铝溶解；为了避免固体减少，可采取的除去HCl气体的方法，在装置Ⅰ、Ⅱ之间增加一个盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气瓶；（4）途径①③产生NO、SO₂污染性气体，途径②最佳，理由是原料利用率高，环境污染小。