Question

兴趣小组的同学在开展“废物利用、减少污染”的活动中，取某工厂合金废料（含铝、铁、铜）进行如下实验：
（1）固体A的成分是    ；在生成偏铝酸钠（NaAlO₂）的同时，还生成了一种可燃性气体，该气体可能是    ．
（2）请写出氢氧化铝沉淀与稀盐酸反应的化学方程式为    ．
（3）操作II的名称是    ，此操作中玻璃棒的作用是    ．
（4）固体B充分灼烧时发生反应的化学方程式为    ．该反应属于    （填基本反应类型）反应．
（5）图中由偏铝酸钠（NaAlO₂）制备三氯化铝溶液有两种途径，你认为合理的制备途径是    （填：“Ⅰ”或“Ⅱ”）．

Answer 1

【答案】分析：铝与氢氧化钠反应在部分教材中没有涉及到，但是本题中转化关系中给与提示生成了NaAlO₂，所以该知识就没有难度了．而铜和铁与氢氧化钠不反应．NaAlO₂制备氯化铝有两个途径，但是NaAlO₂直接和盐酸反应时制得的氯化铝会含有氯化钠杂质，而先将NaAlO₂沉淀成氢氧化铝沉淀后过滤洗涤加入稀盐酸，得到的氯化铝就是较为纯净的．至于固体部分的分离，直接从给出的物质结合金属活动性顺序进行判断即可．
解答：解：合金与过量氢氧化钠反应，由于金属与氢氧化钠是否反应很多教材中不会提及，所以本题通过给出NaAlO₂，表明只有铝与氢氧化钠反应，且生成了NaAlO₂和题目提到的可燃性气体，推测应该是氢气．加入过量的氢氧化钠的目的是让铝完全反应掉．
  NaAlO₂和盐酸反应生成氯化铝，由于有剩余的氢氧化钠溶液，所以是氢氧化钠和NaAlO₂与盐酸的反应，均是在溶液中进行，导致得到的氯化铝中含有杂质．而NaAlO₂和二氧化碳反应得到氢氧化铝沉淀，经过滤、洗涤后，氢氧化铝不再含有盐类杂质，加入适量盐酸后，沉淀溶解，所以得到的氯化铝较为纯净．故途径II更合适．
  合金与过量的氢氧化钠反应后得到的固体是铁和铜的混合物（固体A）．加入足量的稀硫酸后，能与之反应的只有铁，所以生成了硫酸亚铁和氢气（无色气体E），硫酸亚铁进入了滤液，而不反应的铜进入了滤渣（固体B），所以固体B为铜．铜单质经加热灼烧后生成黑色的固体氧化铜（固体C），加入硫酸后得到硫酸铜蓝色溶液（溶液D）．
（1）合金与氢氧化钠反应后生成NaAlO₂，说明铁和铜与氢氧化钠不反应，且氢氧化钠是过量的，所以铝不会有剩余．故剩余固体应该是铁和铜．铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠（NaAlO₂）的同时，还生成了一种可燃性气体，则该气体一定是氢气．
（2）氢氧化铝是碱，而盐酸是酸，两者发生的反应是酸碱中和反应，生成盐和水．Al（OH）₃+3HCl═AlCl₃+3H₂O
（3）从操作II的结果可以看出，分为滤液和固体，所以应该是固液分离过程，为过滤．过滤操作中，玻璃棒的作用是引流，防止液体发生迸溅．
（4）固体铜在灼烧过程中是与空气中的氧气发生反应生成氧化铜，其对应的方程式为2Cu+O₂  2CuO，是两种物质变成一种物质，其反应类型为化合反应．
（5）NaAlO₂和盐酸反应生成氯化铝，由于有剩余的氢氧化钠溶液，所以是氢氧化钠和NaAlO₂与盐酸的反应，均是在溶液中进行，导致得到的氯化铝中含有杂质．而NaAlO₂和二氧化碳反应得到氢氧化铝沉淀，经过滤、洗涤后，氢氧化铝不再含有盐类杂质，加入适量盐酸后，沉淀溶解，所以得到的氯化铝较为纯净．故途径II更合适．
故答案为：（1）铁、铜    氢气；（2）Al（OH）₃+3HCl═AlCl₃+3H₂O；（3）过滤    引流；（4）2Cu+O₂  2CuO     化合；（5）Ⅱ
点评：从整个转化关系中需要隐含的信息提示，同时在方案评价中注意对关键信息的理解和运用（评价NaAlO₂制备氯化铝的路径时要注意到反应环境以及先前加入的过量的氢氧化钠对过程和结果造成的干扰）