Question

為探索工業(yè)廢料的再利用，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖1實(shí)驗(yàn)方案，用含有鋁、鐵和銅的合金制取氯化鋁、綠礬晶體（FeSO₄?7H₂O）和膽礬晶體．     

請(qǐng)回答：
（1）步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是

 

，該操作中除用到燒杯和玻璃棒外，還必須用到的玻璃儀器有

 

．
（2）試劑X是

 

．
（3）步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：

 

．
（4）進(jìn)行步驟Ⅱ時(shí)，該小組用如圖2所示裝置及試劑將制得的CO₂氣體通入溶液A中．一段時(shí)間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀逐漸減少，為了避免固體C減少，改進(jìn)的措施是在裝置Ⅰ、Ⅱ之間增加一個(gè)

 

．
（5）溶液D中各離子的濃度由大到小的順序?yàn)椋?div id="tr7b7bf" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．
（6）工業(yè)上由X和F制得CuSO₄，還必須使用的最恰當(dāng)?shù)脑噭┛梢允?div id="hhzlxnn" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

Answer 1

考點(diǎn)：常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,元素及其化合物

分析：鋁、鐵和銅的合金中只有金屬鋁可以和氫氧化鈉之間反應(yīng)生成溶液A偏鋁酸鈉，固體B是金屬鐵和金屬銅，A中通入過(guò)量的二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀C和碳酸氫鈉溶液D，金屬鐵可以和硫酸之間發(fā)生反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，但是金屬銅和稀硫酸之間不反應(yīng)，硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以獲得綠礬晶體，金屬銅可以獲得膽礬晶體．
（1）固體和液體的分離用過(guò)濾法，過(guò)濾用到的儀器：燒杯、玻璃棒、漏斗等；
（2）根據(jù)步驟Ⅰ加過(guò)量的氫氧化鈉發(fā)生的反應(yīng)以及金屬鐵、銅的性質(zhì)區(qū)別進(jìn)行解答；
（3）過(guò)量CO₂與偏鋁酸鈉溶液反應(yīng)；
（4）制得的CO₂氣體中混有氯化氫氣體，用飽和的碳酸氫鈉除去；
（5）是飽和的碳酸氫鈉溶液，溶液呈堿性，水解程度大于電離程度；
（6）根據(jù)銅、稀硫酸的性質(zhì)來(lái)判斷反應(yīng)的發(fā)生，并結(jié)合產(chǎn)物一會(huì)原子的利用率來(lái)回答其優(yōu)點(diǎn)．

解答： 解：鋁、鐵和銅的合金中只有金屬鋁可以和氫氧化鈉之間反應(yīng)生成溶液A偏鋁酸鈉，固體B是金屬鐵和金屬銅，A中通入過(guò)量的二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀C和碳酸氫鈉溶液D，金屬鐵可以和硫酸之間發(fā)生反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，但是金屬銅和稀硫酸之間不反應(yīng)，硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以獲得綠礬晶體，金屬銅可以獲得膽礬晶體．
（1）步驟Ⅰ加過(guò)量的氫氧化鈉，金屬鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，金屬鋁溶解其中生成偏鋁酸鈉溶液，金屬鐵和金屬銅不與氫氧化鈉反應(yīng)，將它們分離用過(guò)濾；步驟Ⅰ過(guò)濾得到的濾液成分為偏鋁酸鈉，步驟Ⅱ中向偏鋁酸鈉中通入足量的二氧化碳，會(huì)得到純凈的氫氧化鋁沉淀，溶液中的溶質(zhì)為碳酸氫鈉，將它們分離用過(guò)濾；步驟Ⅲ中金屬鐵和金屬銅不與氫氧化鈉反應(yīng)，鐵和硫酸反應(yīng)而金屬銅不反應(yīng)將它們分離用過(guò)濾，過(guò)濾用到的玻璃儀器：燒杯、玻璃棒、漏斗等．
故答案為：過(guò)濾；漏斗；
（2）步驟Ⅰ加過(guò)量的氫氧化鈉，因鋁與堿反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，金屬鐵和金屬銅不與氫氧化鈉反應(yīng)，所以溶液A中的離子主要有AlO₂^-、Na⁺、OH^-；本實(shí)驗(yàn)的目的是用含有鋁、鐵和銅的合金制取氯化鋁、綠礬晶體（FeSO₄?7H₂O）和膽礬晶體，金屬鐵和金屬銅不與氫氧化鈉反應(yīng)，鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵而金屬銅不反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)三種金屬的分離，所以試劑X是稀硫酸，
故答案為：稀硫酸；
（3）過(guò)量CO₂與偏鋁酸鈉溶液反應(yīng)，離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）進(jìn)行步驟Ⅱ時(shí)，該小組用如圖2所示裝置及試劑將制得的CO₂氣體通入溶液A中．一段時(shí)間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀逐漸減少，其原因是二氧化碳?xì)怏w中含有從鹽酸中揮發(fā)出的氯化氫氣體，氯化氫在水中溶解了部分沉淀氫氧化鋁，發(fā)生的反應(yīng)為Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O，為了避免固體C減少，可在制取二氧化碳的收集裝置中增加一個(gè)洗去氯化氫的裝置，二氧化碳在飽和碳酸氫鈉中不溶，氯化氫和碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，所以可在裝置I和Ⅱ之間增加一個(gè)盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶，除去二氧化碳中的氯化氫，
故答案為：盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶；
（5）是飽和的碳酸氫鈉溶液，溶液呈堿性，水解程度大于電離程度，所以離子濃度大小順序?yàn)椋篶（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-），故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）；
（6）銅不能和稀硫酸反應(yīng)，但是當(dāng)加熱并通入空氣之后，銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，然后氧化銅會(huì)和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，即2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，或者加入過(guò)氧化氫氧化不產(chǎn)生新的雜質(zhì)，故答案為：DE．

點(diǎn)評(píng)：本題是對(duì)物質(zhì)的分離和提純知識(shí)點(diǎn)的考查，注意掌握鋁、鐵和銅及其化合物的性質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵，題目難度不大．