Question

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．其实验方案如图：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

 

．
（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

 

，理由是

 

．写出A经途径Ⅱ生成D的离子方程式

 

．
（3）从滤液E中得到绿矾晶体的实验操作是

 

．
（4）写出用滤渣F制备胆矾晶体的化学方程式

 

（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

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

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）根据溶液来得到晶体来分析实验操作；
（4）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；
（5）根据实验中的酸和碱的量的情况来对比回答．

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玻璃棒、漏斗，故答案为：玻璃棒、漏斗；
（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；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；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）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，即可得到绿矾，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；
（4）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；
（5）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：后者的方案不合理；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．

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．