Question

某化學(xué)興趣小組按照下列方案進行“由含鐵廢鋁制備硫酸鋁晶體”的實驗：
步驟1：取一定量含鐵廢鋁，加足量的NaOH溶液，反應(yīng)完全后過濾．
步驟2：邊攪拌邊向濾液中滴加稀硫酸至溶液的pH=8～9，靜置、過濾、洗滌．
步驟3：將步驟2中得到的固體溶于足量的稀硫酸．
步驟4：

 

．
請回答以下問題：
（1）上述實驗中的過濾操作需要玻璃棒、

 

 等玻璃儀器．
（2）步驟1發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

過濾的目的是

 

．
（3）當(dāng)步驟2中的溶液pH=8～9時，檢驗沉淀是否完全的方法是

 

．
（4）步驟2中溶液的pH控制較難操作，可改用

 

，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（5）步驟4的操作為

 

．

Answer 1

考點：金屬的回收與環(huán)境、資源保護

專題：實驗設(shè)計題,元素及其化合物

分析：根據(jù)實驗步驟可知：由含鐵廢鋁制備硫酸鋁晶體原理是用氫氧化鈉溶液溶解鋁，過濾除掉雜質(zhì)鐵，然后調(diào)節(jié)PH得到氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁和稀硫酸溶液反應(yīng)生成硫酸鋁，蒸發(fā)濃縮、冷卻、結(jié)晶、過濾、干燥后得到硫酸鋁固體．
（1）過濾操作中需要的玻璃儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）Al能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，鐵不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，過濾為了固液分離；
（3）根據(jù)偏鋁酸鈉可以和酸之間反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀來回答；
（4）根據(jù)偏鋁酸鈉可以和二氧化碳之間反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀來回答；
（5）硫酸鋁溶液得到硫酸鋁晶體的方法：蒸發(fā)濃縮、冷卻、結(jié)晶、過濾、干燥．

解答： 解：（1）過濾操作中需要大小燒杯各一個、漏斗、玻璃棒，因此過濾操作中需要的玻璃儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒，故答案為：燒杯、漏斗；
（2）Al能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，化學(xué)方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，Al能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，鐵不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，通過過濾將雜質(zhì)鐵從溶液中除掉，故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；除去鐵等不溶于堿的雜質(zhì)；
（3）檢驗沉淀是否完全的方法是取上層清液，逐滴加入稀硫酸，若變渾濁則說明沉淀不完全，若不變渾濁則說明沉淀完全，
故答案為：取上層清液，逐滴加入稀硫酸，若變渾濁則說明沉淀不完全，若不變渾濁則說明沉淀完全．
（4）邊攪拌邊向濾液中滴加稀硫酸至溶液的pH=8～9，目的是生成氫氧化鋁，可利用往偏鋁酸鈉溶液中通入足量CO₂氣體的方法，2H₂O+AlO₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，不必控制溶液的PH就可得到最大量的沉淀，故答案為：通入足量CO₂氣體；2H₂O+AlO₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）步驟3：將步驟2中得到的固體溶于足量的稀硫酸得到硫酸鋁溶液，如果將得到的溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻、結(jié)晶、過濾、干燥可以得硫酸鋁晶體，步驟4 為：將得到的溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻、結(jié)晶、過濾、干燥即可，故答案為：將得到的溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻、結(jié)晶、過濾、干燥．

點評：本題考查金屬鋁的重要性質(zhì)和實驗操作，鋁能與強堿性溶液反應(yīng)是其他一般金屬不具有的化學(xué)性質(zhì)，掌握化學(xué)反應(yīng)原理才能分析出實驗步驟的目的，整合性較強，難度一般．