Question

12．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漏斗、玻璃棒、酒精灯．
（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Ⅱ，理由是途径I制得的AlCl₃ 溶液中含有大量的NaCl，而途径Ⅱ能制得纯净的AlCl₃溶液．写出A经途径Ⅱ生成D的离子方程式CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）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否，理由是后者操作步骤多，消耗试剂量大，实验时间长．
（4）向滤渣F中加入稀H₂SO₄和KNO₃的混合溶液，也能使滤渣F溶解，写出发生反应的离子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑、．，要处理SO₂尾气，可选用最合理的装置处理尾气的是d（填序号）．

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，所以还需的玻璃仪器为玻璃棒、漏斗；
（2）根据反应所得产物的组成来选择合适的制取方案；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；
（3）根据实验中的酸和碱的量的情况来对比回答；
（4）铜与稀硝酸反应生成硝酸铜与一氧化氮，SO₂尾气水溶液为酸性，利用碱液吸收即可．

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，所以还需的玻璃仪器为漏斗、玻璃棒、酒精灯，故答案为：漏斗、玻璃棒、酒精灯；
（2）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；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：Ⅱ；途径I制得的AlCl₃ 溶液中含有大量的NaCl，而途径Ⅱ能制得纯净的AlCl₃溶液；CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）在实验方案一中，酸的量的控制上没有过高的要求，只需过量即可，但是方案二中，需要的是适量的酸，这很难控，故答案为：否；后者操作步骤多，消耗试剂量大，实验时间长；
（4）向滤渣中加入稀H₂SO₄和KNO₃的混合溶液，发生的离子反应为3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑，SO₂尾气水溶液为酸性，利用NaOH溶液吸收，d装置可以防止倒吸现象，故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑；d．

点评 本题是对物质的分离和提纯知识点的考查，题目难度不是很大，可以根据所学的知识进行．