Question

某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如图1-3-22：

图1-3-22

试完成下列各题：

(1)过滤用的器材已有滤纸、铁架台、铁圈和烧杯，还要补充的玻璃仪器是_________。

(2)由滤液A制得AlCl₃溶液有途径Ⅰ和Ⅱ两条，你认为合理的是，理由是________________。

(3)从滤液E中得到绿矾晶体的实验操作是__________________________________________。

(4)写出用滤渣F制备胆矾晶体的化学方程式________________________________________。

(5)有同学提出可将方案中最初溶解合金的烧碱改用盐酸，重新设计方案，也能制得三种物质，你认为后者的方案是否更合理？________，理由是________________________________。

Answer 1

解析：(1)联想过滤装置常用仪器，可知需补充的玻璃仪器有漏斗和玻璃棒。(2)由题意知滤液A为NaAlO₂溶液，若按途径Ⅰ，则发生反应NaAlO₂+4HCl====NaCl+AlCl₃+2H₂O，所得AlCl₃溶液中会含有大量NaCl杂质，而按途径Ⅱ时，NaAlO₂+CO₂+2H₂O====Al(OH)₃↓+NaHCO₃，过滤得纯净Al(OH)₃，Al(OH)₃+3HCl====AlCl₃+3H₂O，所得AlCl₃不含杂质，故合理的途径为Ⅱ。(3)滤渣B为Fe、Cu混合物，与稀H₂SO₄反应后，所得滤液为FeSO₄，滤渣为Cu。将滤液蒸发浓缩后冷却结晶，可得绿矾。(4)由Cu制备胆矾一般经过以下几个反应：2Cu+O₂2CuO，CuO+H₂SO₄====CuSO₄+H₂O，CuSO₄+5H₂O====CuSO₄·5H₂O。(5)若按该同学的方案需经如下的转化：

显然操作步骤多，消耗试剂量更大，所需时间过长。

答案：(1)漏斗、玻璃棒

(2)途径Ⅱ  因为滤液A是NaAlO₂溶液，按途径Ⅰ直接向A加入盐酸得到的AlCl₃溶液中含有大量的NaCl杂质；按途径Ⅱ，通入C(CO₂)气体，得D〔Al(OH)₃〕沉淀，将Al(OH)₃溶解于盐酸中得到的是纯净的AlCl₃溶液。所以途径Ⅱ更合理

(3)蒸发浓缩、冷却结晶

(4)2Cu+O₂2CuO

CuO+H₂SO₄====CuSO₄+H₂O

CuSO₄+5H₂O====CuSO₄·5H₂O(合并后面两个化学方程式，正确也可)

(5)不合理  该方案不符合实验方案设计的简约性原则，即操作步骤多、消耗试剂量更大、时间长