Question

20．某课外小组探索利用废合金（含有铝、铁、铜）粉末制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体和胆矾晶体，其实验方案如下：

试回答下列问题：
（1）所加试剂①、②分别是NaOH、H₂SO₄．（填化学式）
写出合金加入试剂①反应的离子方程式2Al+2OH^-+6H₂O=2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑．
（2）操作①的名称为过滤，所用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒．
（3）写出A→D反应离子方程式[Al（OH）₄]^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）滤液E经蒸发浓缩、冷却结晶得绿矾晶体，然后再经过滤、洗涤、干燥即得成品．洗涤时，下列试剂最好选用c．
a．稀H₂SO₄    b．蒸馏水    c．酒精    d．NaOH溶液
（5）由滤渣F制CuSO₄溶液有途径I和途径Ⅱ两种，你认为最佳途径是途径Ⅱ，理由是途径Ⅰ消耗H₂SO₄的量多，且产生污染环境的SO₂气体（或途径Ⅱ消耗H₂SO₄的量少，且不产生污染环境的SO₂气体）．

Answer 1

分析 废合金（含有铝、铁、铜）粉末制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体和胆矾晶体，铝可与氢氧化钠反应，当合金与氢氧化钠反应时，发生2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，所以试剂①为NaOH溶液，操作①为过滤，所得滤液A为NaAlO₂溶液，通入气体C为CO₂，得沉淀D为Al（OH）₃，Al（OH）₃再溶于盐酸得氯化铝溶液，滤渣B为铁、铜混合物，铁能溶于稀硫酸得硫酸亚铁，所以试剂②为硫酸，操作②为过滤，滤液E为硫酸亚铁溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾，滤渣F为Cu，经途径Ⅰ与足量浓硫酸反应可生成硫酸铜溶液，途径Ⅱ将铜在空气中加热氧化成氧化铜，再与稀硫酸反应得硫酸铜溶液，硫酸铜溶液经蒸发浓缩、冷却结晶可得硫酸铜晶体，可用于制备胆矾，以此解答该题．

解答 解：（1）根据上面的分析可知，所加试剂①、②分别是 NaOH、H₂SO₄，合金加入试剂①反应的离子方程式为2Al+2OH^-+6H₂O=2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑，
故答案为：NaOH；H₂SO₄；2Al+2OH^-+6H₂O=2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑；
（2）操作①的名称为过滤，所用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，
故答案为：过滤；烧杯、漏斗、玻璃棒；
（3）A→D反应离子方程式为[Al（OH）₄]^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：[Al（OH）₄]^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）根据上面的分析可知，滤液E经蒸发浓缩、冷却结晶得绿矾晶体，然后再经过滤、洗涤、干燥即得成品，洗涤时，为防止因溶解而造成硫酸亚铁的损失，最好用酒精，故选c，
故答案为：冷却结晶；c；
（5）由滤渣F制CuSO₄溶液，途径Ⅰ与足量浓硫酸反应可生成硫酸铜溶液，同时会生成二氧化硫，会污染空气，且消耗硫酸的量多，途径Ⅱ将铜在空气中加热氧化成氧化铜，没有污染，且消耗硫酸的量少，所以最佳途径是途径Ⅱ，
故答案为：途径Ⅱ；途径Ⅰ消耗H₂SO₄的量多，且产生污染环境的SO₂气体（或途径Ⅱ消耗H₂SO₄的量少，且不产生污染环境的SO₂气体）．

点评 本题综合考查物质的制备和性质探究等知识，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，为高考常见题型，注意把握实验的操作原理和步骤，把握相关物质的性质，难度中等．