Question

5．某废金属屑中主要成分为Cu、Fe、Al，还含有少量的铜锈[Cu₂（OH）₂CO₃]、少量的铁锈和少量的氧化铝，用上述废金属屑制取胆矾（CuSO₄•5H₂O）、无水AlCl₃和铁红的过程如图所示：
请回答：
（1）在废金属屑粉末中加入试剂A，生成气体1的反应的离子方程式是2Al+2OH^-+2H₂O=AlO₂^-+3H₂↑．
（2）溶液2中含有的金属阳离子是Fe²⁺；气体2的成分是CO₂和H₂．
（3）溶液2转化为固体3的反应的离子方程式是4Fe²⁺+8OH^-+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃↓．
（4）利用固体2制取CuSO₄溶液有多种方法．
①在固体2中加入浓H₂SO₄并加热，使固体2全部溶解得CuSO₄溶液，反应的化学方程式是Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②在固体2中加入稀H₂SO₄后，通入O₂并加热，使固体2全部溶解得CuSO₄溶液，反应的离子方程式是2Cu+4H⁺+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O．
（5）溶液1转化为溶液4过程中，不在溶液1中直接加入试剂C，理由是若在溶液1中直接加入盐酸，会使溶液4中混有试剂A中的阳离子（如Na⁺等），而不是纯净的AlCl₃溶液．
（6）直接加热AlCl₃•6H₂O不能得到无水AlCl₃•SOCl₂为无色液体，极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体．AlCl₃•6H₂O与SOCl₂混合加热制取无水AlCl₃，反应的化学方程式是AlCl₃•6H₂O+6SOCl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+12HCl↑+6SO₂↑．

Answer 1

分析 （1）根据转化图可知，固体1最终生成胆矾和铁红，这说明固体1中含有铁和铜两种元素，所以试剂A应该是氢氧化钠溶液，则气体是铝和氢氧化钠反应生成的氢气；
（2）固体2最终得到胆矾，这说明固体2是铜，则试剂B不应该是碱液．根据气体2和氢氧化钠溶液反应又有气体1产生，这说明试剂B应该是硫酸，气体2中含有CO₂和氢气，而溶液2中含有亚铁离子；
（3）固体3灼烧生成铁红，所以固体3是氢氧化铁，则溶液2转化为固体3的反应为溶液2中亚铁离子与碱反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁；
（4）①铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；
②铜和稀硫酸不反应，但氧气能氧化单质铜生成氧化铜，进而生成硫酸铜；
（5）溶液1中含有偏铝酸钠，试剂C是盐酸，如果向溶液1中+加试剂C→溶液4”，则溶液4中将混有试剂A中的阳离子（如Na⁺等），而使AlCl₃溶液不纯净；
（6）氯化铝水解，所以直接加热得不到氯化铝，需要在氯化氢的气氛中加热．SOCl₂为无色液体，极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体，所以根据原子守恒可知，该气体应该是二氧化硫，据此书写化学方程式．

解答 解：（1）根据转化图可知，固体1最终生成胆矾和铁红，这说明固体1中含有铁和铜两种元素．所以试剂A应该是氢氧化钠溶液，则生成的气体应该是铝和氢氧化钠反应生成的氢气，反应的离子方程式是2Al+2OH^-+2H₂O=AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=AlO₂^-+3H₂↑；
（2）固体2最终得到胆矾，这说明固体2是铜，则试剂B不应该是碱液．根据气体2和氢氧化钠溶液反应又有气体1产生，这说明试剂B应该是硫酸，气体2中含有CO₂和氢气，而溶液2中含有亚铁离子，
故答案为：Fe²⁺；CO₂和H₂；
（3）固体3灼烧生成铁红，所以固体3是氢氧化铁，则溶液2转化为固体3的反应的离子方程式是4Fe²⁺+8OH^-+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃↓，
故答案为：4Fe²⁺+8OH^-+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃↓；
（4）①固体2是Cu，在固体2中加入浓H₂SO₄并加热，使固体2全部溶解得CuSO₄溶液，反应的化学方程式是Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②在固体2中加入稀H₂SO₄后，通入O₂并加热，使固体2全部溶解得CuSO₄溶液，反应的离子方程式是2Cu+4H⁺+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O，
故答案为：2Cu+4H⁺+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O；
（5）溶液1中含有偏铝酸钠，试剂C是盐酸．如果向溶液1中+加试剂C→溶液4”，则溶液4中将混有试剂A中的阳离子（如Na⁺等），而使AlCl₃溶液不纯净；
故答案为：若在溶液1中直接加入盐酸，会使溶液4中混有试剂A中的阳离子（如Na⁺等），而不是纯净的AlCl₃溶液；
（6）氯化铝易水解，所以直接加热得不到氯化铝，需要在氯化氢的气氛中加热；SOCl₂为无色液体，极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体，所以根据原子守恒可知，该气体应该是二氧化硫，则反应的方程式是AlCl₃•6H₂O+6SOCl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+12HCl↑+6SO₂↑，
故答案为：AlCl₃•6H₂O+6SOCl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+12HCl↑+6SO₂↑．

点评 本题以工艺流程图为依托，综合考查了元素化合物的性质及实验内容，试题综合性强，难易适中，侧重对学生基础知识的巩固与训练，同时也注重对学生答题能力的考查．