Question

某化学兴趣小组按照下列方案进行“由含铁废铝制备硫酸铝晶体”的实验：
步骤1：取一定量含铁废铝，加足量的NaOH溶液，反应完全后过滤．
步骤2：边搅拌边向滤液中滴加稀硫酸至溶液的pH=8～9，静置、过滤、洗涤．
步骤3：将步骤2中得到的固体溶于足量的稀硫酸．
步骤4：

 

．
请回答以下问题：
（1）上述实验中的过滤操作需要玻璃棒、

 

 等玻璃仪器．
（2）步骤1发生反应的离子方程式为

 

过滤的目的是

 

．
（3）当步骤2中的溶液pH=8～9时，检验沉淀是否完全的方法是

 

．
（4）步骤2中溶液的pH控制较难操作，可改用

 

，发生反应的离子方程式为

 

．
（5）步骤4的操作为

 

．

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：根据实验步骤可知：由含铁废铝制备硫酸铝晶体原理是用氢氧化钠溶液溶解铝，过滤除掉杂质铁，然后调节PH得到氢氧化铝沉淀，氢氧化铝和稀硫酸溶液反应生成硫酸铝，蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥后得到硫酸铝固体．
（1）过滤操作中需要的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）Al能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，铁不能与氢氧化钠溶液反应，过滤为了固液分离；
（3）根据偏铝酸钠可以和酸之间反应生成氢氧化铝沉淀来回答；
（4）根据偏铝酸钠可以和二氧化碳之间反应生成氢氧化铝沉淀来回答；
（5）硫酸铝溶液得到硫酸铝晶体的方法：蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥．

解答： 解：（1）过滤操作中需要大小烧杯各一个、漏斗、玻璃棒，因此过滤操作中需要的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，故答案为：烧杯、漏斗；
（2）Al能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，Al能与氢氧化钠溶液反应，铁不能与氢氧化钠溶液反应，通过过滤将杂质铁从溶液中除掉，故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；除去铁等不溶于碱的杂质；
（3）检验沉淀是否完全的方法是取上层清液，逐滴加入稀硫酸，若变浑浊则说明沉淀不完全，若不变浑浊则说明沉淀完全，
故答案为：取上层清液，逐滴加入稀硫酸，若变浑浊则说明沉淀不完全，若不变浑浊则说明沉淀完全．
（4）边搅拌边向滤液中滴加稀硫酸至溶液的pH=8～9，目的是生成氢氧化铝，可利用往偏铝酸钠溶液中通入足量CO₂气体的方法，2H₂O+AlO₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，不必控制溶液的PH就可得到最大量的沉淀，故答案为：通入足量CO₂气体；2H₂O+AlO₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）步骤3：将步骤2中得到的固体溶于足量的稀硫酸得到硫酸铝溶液，如果将得到的溶液蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥可以得硫酸铝晶体，步骤4 为：将得到的溶液蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥即可，故答案为：将得到的溶液蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥．

点评：本题考查金属铝的重要性质和实验操作，铝能与强碱性溶液反应是其他一般金属不具有的化学性质，掌握化学反应原理才能分析出实验步骤的目的，整合性较强，难度一般．