Question

6．某化学兴趣小组用含铝、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），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）过滤用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗．
（2）写出滤液A转化为沉淀D的离子方程式AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）由滤液A制AlCl₃溶液的途径有Ⅰ和Ⅱ两条，你认为合理的途径是Ⅱ（填“Ⅰ”或“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．
（4）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、过滤洗涤．
（5）H₂O₂是一种绿色氧化剂，应用十分广泛．在滤渣F中加入稀硫酸和H₂O₂来制备胆矾晶体是一种绿色工艺，该反应的总化学方程式为：Cu+H₂SO₄+3H₂O+H₂O₂=CuSO₄•5H₂O．

Answer 1

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，所以需的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、漏斗；
（2）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，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；
（3）根据反应所得产物的组成来选择合适的制取方案，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；
（4）溶液得到溶质晶体的实验操作为，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；
（5）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；

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，所以需的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、漏斗，
故答案为：烧杯、玻璃棒、漏斗；
（2）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：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）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；
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；
（4）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，过滤洗涤即可得到绿矾，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；
（5）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．

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，可以根据所学的知识进行，掌握基础是解题关键．