题目内容

(9分)某化学兴趣小组用含有铝、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,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)器材已有:滤纸、铁架台、铁圈和烧杯,还要补充的玻璃仪器是(填名称) 。

(2)由滤液A制得AlCl3溶液有途径I和Ⅱ两条,你认为合理的是____________。写出A经途径Ⅱ生成D的离子方程式 。

(3)从滤液E中硫酸得到绿矾晶体的实验操作是 。

(4)写出用滤渣F制备CuSO4溶液的化学方程式(要求节约,环保) 。

(5)有同学提出可将方案中最初溶解合金的烧碱改用盐酸,重新设计方案,也能制得三种物质,你认为后者的方案是否更合理 ,理由是

 

(1)漏斗、玻璃棒(1分);(2)途径Ⅱ(1分)AlO2-+ CO2 +H2O = Al(OH)3↓+ HCO3-(2分)

(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(1分)

(4)2Cu+O22CuO,CuO+H2SO4CuSO4+H2O

(或2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O )2分

(5)后者的方案不合理(1分) ;因为该方案不符合实验方案设计的简约性原则,即操作步骤多、试剂消耗量大、作用时间长(1分)

【解析】

试题分析:(1)过滤操作需要的仪器有滤纸、铁架台、铁圈和烧杯,及玻璃仪器漏斗、玻璃棒;(2)向含有Al、Fe、Cu的合金中加入足量的NaOH溶液,Al发生反应变为NaAlO2溶液,而Fe、Cu不能发生反应,过滤留在滤渣中,而在滤液中含有NaAlO2溶液及过量的NaOH溶液。由滤液A制得AlCl3溶液有途径I和Ⅱ两条,若使用途径I则在制取的溶液中还会混有NaCl,使物质纯度不够;若使用途径Ⅱ首先得到Al(OH)3沉淀,将沉淀过滤、洗涤,再加入适量的HCl溶解,就可以得到纯净的AlCl3溶液,因此合理的是途径Ⅱ;A经途径Ⅱ生成D的离子方程式是AlO2-+ CO2 +H2O = Al(OH)3↓+ HCO3-;(3)将滤渣用足量的稀硫酸溶解,会得到FeSO4溶液,而Cu不能溶解,过滤,再向滤液中加入足量的Fe粉,除去过量的硫酸,再过滤。将溶液蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤,就得到了绿矾。(4)滤渣F的成分是Cu,用滤渣F制备CuSO4节约,环保的方法是:将滤渣洗涤、灼烧,然后用稀硫酸溶解就得到了硫酸铜溶液,反应的化学方程式是2Cu+O22CuO,CuO+H2SO4CuSO4+H2O;(5)有同学提出可将方案中最初溶解合金的烧碱改用盐酸,重新设计方案,向含有Al、Fe、Cu的合金中加入足量的HCl溶液,Al、Fe发生反应产生AlCl3、FeCl2溶液,Cu不能发生反应,由Cu制取CuSO4与方案I相同,向含有HCl、AlCl3、FeCl2溶液中首先加入过量的NaOH,会形成沉淀Fe(OH)3,将沉淀过滤出来,洗涤干净,用适量的硫酸溶解,得到Fe2(SO4)3溶液,在向该溶液中加入适量的还原Fe,发生反应产生FeSO4,再将溶液蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤,就得到了绿矾。向前边的滤液中通入足量的CO2气体,产生Al(OH)3沉淀,把沉淀过滤、洗涤并用盐酸溶解,得到AlCl3溶液。因此也能制得三种物质,但是由于后者的方案不符合实验方案设计的简约性原则,即操作步骤多、试剂消耗量大、作用时间长,因此方案I比较好。后者不甚合理。

考点:考查过滤操作使用的仪器的选择、实验方案的设计与评价的知识。

 

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