Question

垃圾是放错地方的资源，工业废料也可以再利用．某化学兴趣小组在实验室中用废弃含有铝、铁、铜的合金制取硫酸铝溶液、硝酸铜晶体和铁红（Fe₂O₃）．其实验方案如下：

（1）请写出在合金中加入KOH溶液后所发生的离子反应方程式：

2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑

．
（2）在滤液A中直接加入硫酸所获得的硫酸铝溶液中会含有杂质（K₂SO₄），请设计一个更合理的实验方案由滤液A制备纯净的硫酸铝溶液．仿照上图形式画出制备流程图：（提示：在箭头上下方标出所用试剂或实验操作）

（3）已知Fe（OH）₃沉淀的pH是2～3.2．溶液C通过调节pH可以使Fe³⁺沉淀完全．下列物质中，可用作调整溶液C的pH的试剂是

CD

（填序号）
A．铜粉              B．氨水            C．氧化铜          D．氢氧化铜
（4）利用滤液D制取硝酸铜晶体，必须进行的实验操作步骤：加热蒸发、冷却结晶、

过滤

 （填操作名称）、自然干燥．
（5）在0.1L的混合酸溶液中，c（HNO₃）=2mol?L^-1，c（H₂SO₄）=3mol?L^-1．将0.3mol的铜放入并充分反应后，产生的铜盐的化学式是

CuSO₄

，被还原的n（HNO₃）=

0.2mol

．

Answer 1

分析：（1）铝、铁、铜的合金中只有铝与NaOH溶液反应，生成AlO₂^-和H₂；
（2）滤液A中的主要成分为KAlO₂，应加入弱碱生成氢氧化铝沉淀，过滤后加入硫酸溶解氢氧化铝可得硫酸铝溶液；
（3）溶液C通过调节pH可以使Fe³⁺沉淀完全，应加入CuO或氢氧化铜，注意不能引入新的杂质；
（4）由溶液制备晶体，经加热蒸发、冷却结晶后过滤得到固体；
（5）根据反应3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O进行判断．

解答：解：（1）铝、铁、铜的合金中只有铝与NaOH溶液反应，生成AlO₂^-和H₂，反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）滤液A中的主要成分为KAlO₂，应加入弱碱生成氢氧化铝沉淀，过滤后加入硫酸溶解氢氧化铝可得硫酸铝溶液，流程为，
故答案为：；
（3）溶液C通过调节pH可以使Fe³⁺沉淀完全，应加入CuO或氢氧化铜，而加入铜粉生成Fe²⁺，加入氨水引入新的杂质，故答案为：CD；
（4）由溶液制备晶体，经加热蒸发、冷却结晶后过滤得到固体，故答案为：过滤；
（5）n（HNO₃）=0.1L×2mol/L=0.2mol，n（H₂SO₄）=0.1L×3mol/L=0.3mol，
则n（H⁺）=0.2mol+2×0.3mol=0.8mol，n（NO₃^-）=0.2mol，n（Cu）=0.3mol，
由反应3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，0.2molNO₃^-完全被还原，生成物为CuSO₄，
故答案为：CuSO₄；0.2mol．

点评：本题考查物质的制备，侧重于物质的分离和提纯的实验方案的设计，注重于学生实验能力、分析能力的考查，题目难度不大，注意根据反应的离子方程式计算（5）．