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）写出合金溶于足量烧碱溶液时相关反应的离子方程式

 

；
（2）由滤液A制AlCl₃溶液有途径Ⅰ和途径Ⅱ两种，你认为哪种途径比较合理，说明理由

 

．
（3）从滤液E中得到绿矾的实验操作是

 

．
（4）按环保要求，写出用滤渣F制备胆矾的各步反应的化学方程式

 

．
（5）有同学提出可将方案中最初溶解合金的烧碱改为盐酸，重新设计方案，也能得到三种物质，你认为后者的方案是否更合理，理由是

 

．
（6）若上述方案所用的稀硫酸溶质质量分数为36.8%，那么100mL98%的浓硫酸（密度为1.84g/mL）能配制出这种稀硫酸

 

g．

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：流程分析：铝、铁、铜的合金中加入足量烧碱溶液，只有铝与其反应而溶解，过滤后得滤渣B的成分为铁和铜，滤液A为偏铝酸钠溶液；滤液A生成氯化铝溶液的途径Ⅰ发生反应：NaAlO₂+4HCl=AlCl₃↓+NaCl+2H₂O；而途径Ⅱ通入足量的二氧化碳反应后过滤能得到纯净的氢氧化铝，氢氧化铝与盐酸反应能制得AlCl₃溶液；滤渣B中只有铁和稀硫酸反应，反应后经过滤得滤渣为铜，再由铜制取胆矾，滤液为硫酸亚铁溶液，然后由溶液制取晶体．
（1）铝与碱反应生成偏铝酸钠和氢气；
（2）途径Ⅰ会引入氯化钠杂质；而途径Ⅱ能制得纯净的AlCl₃溶液；
（3）由溶液制取晶体，需经过加热浓缩，冷却结晶、过滤洗涤、干燥；
（4）铜和氧气和酸反应生成硫酸铜和水；
（5）将方案中最初溶解合金的烧碱改为盐酸，后者操作步骤多，消耗的试剂量更多，时间长；
（6）根据溶液稀释前后溶质的质量不变．

解答： 解：流程分析：铝、铁、铜的合金中加入足量烧碱溶液，只有铝与其反应而溶解，过滤后得滤渣B的成分为铁和铜，滤液A为偏铝酸钠溶液；滤液A生成氯化铝溶液的途径Ⅰ发生反应：NaAlO₂+4HCl=AlCl₃↓+NaCl+2H₂O；而途径Ⅱ通入足量的二氧化碳反应后过滤能得到纯净的氢氧化铝，氢氧化铝与盐酸反应能制得AlCl₃溶液；滤渣B中只有铁和稀硫酸反应，反应后经过滤得滤渣为铜，再由铜制取胆矾，滤液为硫酸亚铁溶液，然后由溶液制取晶体．
（1）铝与碱反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，则离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）途径Ⅰ发生反应：NaAlO₂+4HCl=AlCl₃↓+NaCl+2H₂O，会引入盐酸，氯化钠杂质；而途径Ⅱ通入足量的二氧化碳后过滤能得到氢氧化铝，与盐酸反应能制得AlCl₃溶液；
故答案为：途径Ⅱ比较好，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；
（3）由硫酸亚铁溶液制取晶体，需经过加热浓缩，冷却结晶、过滤洗涤、干燥才可得到，
故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶；
（4）铜和氧气和酸反应生成硫酸铜和水：2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O，
故答案为：2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O；
（5）将方案中最初溶解合金的烧碱改为盐酸，铁、铝与盐酸都反应，应加入过量的氢氧化钠分离二者，消耗的试剂量更多，且操作复杂，不如原实验方案合理，
故答案为：不合理；因为后者操作步骤多，消耗的试剂量更多，时间长；
（6）设能够配制这种硫酸的质量为x
100mL×1.84g/mL×98%=x?36.8%
解得：x=490g
故答案为：490．

点评：本题主要考查了从工业废料中制取纯净物，注意从框图转化中找出有用信息，利用有关的化学反应进行解答，难度中等．