Question

某化学兴趣小组用含铝、铁、铜的合金废料制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体（FeSO₄?7H₂O）和胆矾晶体（CuSO₄?5H₂O），方案如下：

（1）该方案中进行了多次过滤、洗涤，过滤时需要用到的玻璃仪器除烧杯外还有

 

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（2）从滤液C中得到绿矾晶体的操作是

 

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（3）H₂O₂是一种应用广泛的绿色氧化剂，往滤渣D中加入稀硫酸和H₂O₂可以制备胆矾晶体，该反应的总化学方程式为

 

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（4）由滤液A通过途径I和途径II都可得到AlCl₃溶液，你认为最合理的是

 

（填“途径I”或“途径II”），理由是

 

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Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：分析流程可知，实验目的是用含铝、铁、铜的合金废料制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体（FeSO₄?7H₂O）和胆矾晶体（CuSO₄?5H₂O），流程分析得到，合金废料放入过量烧碱溶液中，其中铝溶解为偏铝酸钠溶液，滤渣B为铜和铁，放入稀硫酸溶液中，铁溶于适量硫酸溶液中生成硫酸亚铁，铜不反应得到滤渣D为铜，加入氧化剂早溶液中反应生成硫酸铜；滤液A中主要是偏铝酸钠溶液，途径Ⅰ是加入足量盐酸反应生成氯化铝和氯化钠混合溶液，途径Ⅱ是在偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，过滤出沉淀加入适量盐酸溶解得到氯化铝溶液，提纯得到氯化铝；
（1）根据过滤实验用到的仪器来回答；
（2）根据溶液得到晶体的实验操作方法来分析实验操作；
（3）根据铜、稀硫酸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；
（4）根据实验中的反应过程和产物分析，得到的溶液中是否引入杂质对比回答．

解答： 解：实验目的是用含铝、铁、铜的合金废料制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体（FeSO₄?7H₂O）和胆矾晶体（CuSO₄?5H₂O），流程分析得到，合金废料放入过量烧碱溶液中，其中铝溶解为偏铝酸钠溶液，滤渣B为铜和铁，放入稀硫酸溶液中，铁溶于适量硫酸溶液中生成硫酸亚铁，铜不反应得到滤渣D为铜，加入氧化剂早溶液中反应生成硫酸铜；滤液A中主要是偏铝酸钠溶液，途径Ⅰ是加入足量盐酸反应生成氯化铝和氯化钠混合溶液，途径Ⅱ是在偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，过滤出沉淀加入适量盐酸溶解得到氯化铝溶液，提纯得到氯化铝；
（1）过滤实验用到的仪器有：滤纸、铁架台、铁圈、烧杯、玻璃棒和漏斗，过滤时需要用到的玻璃仪器除烧杯外还有漏斗、玻璃棒；
故答案为：漏斗、玻璃棒；
（2）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，将析出的固体洗涤、干燥，即可得到绿矾；
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（3）铜不能和稀硫酸反应，但是当加热并通入空气之后，铜和氧气反应生成氧化铜，然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜，硫酸铜溶液是蓝色的，由于各反应物是混合接触在一起的，这两个反应是同时进行的，所以氧化铜没机会单独的存在，故我们可以认为反应物为氧气、铜和硫酸，而生成物为硫酸铜和水，
故可以写出该反应的化学方程式2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O；CuSO₄+5H₂O=CuSO₄?5H₂O，总反应的化学方程式也可以为Cu+H₂O₂+H₂SO₄+3H₂O=CuSO₄?5H₂O  或Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
故答案为：Cu+H₂O₂+H₂SO₄+3H₂O=CuSO₄?5H₂O  或Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（4）滤液A是NaAlO₂和NaOH溶液，途径Ⅰ中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，制备得到的氯化铝中含有氯化钠杂质；途径Ⅱ而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；
故答案为：途径Ⅱ；滤液A是NaAlO₂和NaOH溶液，途径Ⅰ直接向A中加入盐酸得到的AlCl₃溶液中含大量NaCl杂质；途径Ⅱ通入CO₂气体得到Al（OH）₃沉淀，将Al（OH）₃恰好溶解于盐酸中得到的是纯净的AlCl₃溶液；

点评：本题是对物质的分离和提纯知识点的考查，注意溶液中溶质分离的方法，流程产物和过程分析判断，题目难度不是很大，可以根据所学的知识进行．