Question

5．某工厂的废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al₂O₃和Fe₂O₃，为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用该厂的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体（FeSO₄•7H₂O）和胆矾晶体．请回答：

请回答：
（1）写出步骤Ⅰ反应的离子方程式：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑、Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（2）试剂X是稀硫酸（填名称），溶液D的溶质是NaHCO₃（填化学式）．

Answer 1

分析 金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应，铝可与氢氧化钠反应，用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体（FeSO₄•7H₂O）和胆矾晶体流程为：合金中铝、氧化铝与氢氧化钠反应，所得滤液A为NaAlO₂溶液，经途径Ⅱ与足量二氧化碳发生AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，反应可生成氢氧化铝固体C，生成的氢氧化铝再和盐酸反应生成AlCl₃，得到的AlCl₃较纯净；溶液D为碳酸氢钠溶液；
滤渣B为Fe和Cu的化合物，加入足量稀硫酸，得到的滤液E为FeSO₄，经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾，滤渣F为Cu，可用于制备胆矾，以此解答该题．

解答 解：金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应，铝可与氢氧化钠反应，用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体（FeSO₄•7H₂O）和胆矾晶体流程为：合金中铝、氧化铝与氢氧化钠反应，所得滤液A为NaAlO₂溶液，经途径Ⅱ与足量二氧化碳发生AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，反应可生成氢氧化铝固体C，生成的氢氧化铝再和盐酸反应生成AlCl₃，得到的AlCl₃较纯净；溶液D为碳酸氢钠溶液；
滤渣B为Fe和Cu的化合物，加入足量稀硫酸，得到的滤液E为FeSO₄，经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾，滤渣F为Cu，可用于制备胆矾，
（1）合金中铝、氧化铝与氢氧化钠反应，所得滤液A为NaAlO₂溶液，反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑、Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑、Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．
（2）金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应，金属铜和稀硫酸之间不反应，但是金属铁可以和稀硫酸之间反应生成硫酸亚铁和氢气，进而制的绿矾晶体，所以试剂X为稀硫酸；溶液D为碳酸氢钠溶液，
故答案为：稀硫酸；NaHCO₃．

点评 本题考查物质制备方案的设计，题目难度中等，明确工艺流程原理是解答本题的关键，注意掌握物质制备方案的设计与评价原则，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．