Question

某化學興趣小組用含鋁、鐵、銅的合金廢料制取純凈的氯化鋁溶液、綠礬晶體（FeSO₄?7H₂O）和膽礬晶體（CuSO₄?5H₂O），方案如下：

（1）該方案中進行了多次過濾、洗滌，過濾時需要用到的玻璃儀器除燒杯外還有

 

．
（2）從濾液C中得到綠礬晶體的操作是

 

．
（3）H₂O₂是一種應用廣泛的綠色氧化劑，往濾渣D中加入稀硫酸和H₂O₂可以制備膽礬晶體，該反應的總化學方程式為

 

．
（4）由濾液A通過途徑I和途徑II都可得到AlCl₃溶液，你認為最合理的是

 

（填“途徑I”或“途徑II”），理由是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：分析流程可知，實驗目的是用含鋁、鐵、銅的合金廢料制取純凈的氯化鋁溶液、綠礬晶體（FeSO₄?7H₂O）和膽礬晶體（CuSO₄?5H₂O），流程分析得到，合金廢料放入過量燒堿溶液中，其中鋁溶解為偏鋁酸鈉溶液，濾渣B為銅和鐵，放入稀硫酸溶液中，鐵溶于適量硫酸溶液中生成硫酸亞鐵，銅不反應得到濾渣D為銅，加入氧化劑早溶液中反應生成硫酸銅；濾液A中主要是偏鋁酸鈉溶液，途徑Ⅰ是加入足量鹽酸反應生成氯化鋁和氯化鈉混合溶液，途徑Ⅱ是在偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，過濾出沉淀加入適量鹽酸溶解得到氯化鋁溶液，提純得到氯化鋁；
（1）根據過濾實驗用到的儀器來回答；
（2）根據溶液得到晶體的實驗操作方法來分析實驗操作；
（3）根據銅、稀硫酸的性質來判斷反應的發(fā)生，并結合質量守恒定律寫出該反應的化學方程式；
（4）根據實驗中的反應過程和產物分析，得到的溶液中是否引入雜質對比回答．

解答： 解：實驗目的是用含鋁、鐵、銅的合金廢料制取純凈的氯化鋁溶液、綠礬晶體（FeSO₄?7H₂O）和膽礬晶體（CuSO₄?5H₂O），流程分析得到，合金廢料放入過量燒堿溶液中，其中鋁溶解為偏鋁酸鈉溶液，濾渣B為銅和鐵，放入稀硫酸溶液中，鐵溶于適量硫酸溶液中生成硫酸亞鐵，銅不反應得到濾渣D為銅，加入氧化劑早溶液中反應生成硫酸銅；濾液A中主要是偏鋁酸鈉溶液，途徑Ⅰ是加入足量鹽酸反應生成氯化鋁和氯化鈉混合溶液，途徑Ⅱ是在偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，過濾出沉淀加入適量鹽酸溶解得到氯化鋁溶液，提純得到氯化鋁；
（1）過濾實驗用到的儀器有：濾紙、鐵架臺、鐵圈、燒杯、玻璃棒和漏斗，過濾時需要用到的玻璃儀器除燒杯外還有漏斗、玻璃棒；
故答案為：漏斗、玻璃棒；
（2）將混合液來制備綠礬時應先將溶液加熱濃縮、然后冷卻結晶，將析出的固體洗滌、干燥，即可得到綠礬；
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶；
（3）銅不能和稀硫酸反應，但是當加熱并通入空氣之后，銅和氧氣反應生成氧化銅，然后氧化銅會和硫酸反應生成硫酸銅，硫酸銅溶液是藍色的，由于各反應物是混合接觸在一起的，這兩個反應是同時進行的，所以氧化銅沒機會單獨的存在，故我們可以認為反應物為氧氣、銅和硫酸，而生成物為硫酸銅和水，
故可以寫出該反應的化學方程式2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O；CuSO₄+5H₂O=CuSO₄?5H₂O，總反應的化學方程式也可以為Cu+H₂O₂+H₂SO₄+3H₂O=CuSO₄?5H₂O  或Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄+3H₂O=CuSO₄?5H₂O  或Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（4）濾液A是NaAlO₂和NaOH溶液，途徑Ⅰ中偏鋁酸鈉和過量的鹽酸反應生成氯化鋁和氯化鈉的混合物，制備得到的氯化鋁中含有氯化鈉雜質；途徑Ⅱ而向偏鋁酸鈉中通入足量的二氧化碳，會得到純凈的氫氧化鋁沉淀，再用鹽酸溶解，所得溶液的成分只有氯化鋁；
故答案為：途徑Ⅱ；濾液A是NaAlO₂和NaOH溶液，途徑Ⅰ直接向A中加入鹽酸得到的AlCl₃溶液中含大量NaCl雜質；途徑Ⅱ通入CO₂氣體得到Al（OH）₃沉淀，將Al（OH）₃恰好溶解于鹽酸中得到的是純凈的AlCl₃溶液；

點評：本題是對物質的分離和提純知識點的考查，注意溶液中溶質分離的方法，流程產物和過程分析判斷，題目難度不是很大，可以根據所學的知識進行．