Question

2．某矿物样品（已经剔除其它杂质）含三种氧化物：Al₂O₃、Fe₂O₃、CuO，化学兴趣小组欲将三种金属化合物加以分离，最终制得相应的纯净化合物或溶液．实验方案大致如下：


（1）纯Fe₂O₃、CuO的颜色依次是红色、黑色．
（2）写出滤液A的主要溶质成分：NaOH、NaAlO₂．
（3）由滤液A制AlCl₃溶液有①和②两种途径，②与①相比自有其合理之处，理由是：途径②制得的氯化铝溶液纯度高；途径①制取的AlCl₃溶液中混有NaCl杂质．
（4）溶液E中含有三种阳离子．向E中分步滴加NaOH溶液，三种阳离子先后与OH^-结合，其中列第二位的阳离子能使某种试剂变为血红色，这种试剂是KSCN溶液．若矿物样品的质量为m₁，所得Fe（OH）₃的质量为m₂，则样品中Fe₂O₃的质量分数为$\frac{80{m}_{2}}{107{m}_{1}}$×100%．若使Fe³⁺沉淀这一步加入的NaOH过量，该测定值将偏高（填“偏高”、“偏低”或“不变”）．
（5）将Cu（OH）₂溶于稀硫酸，然后制成胆矾晶体，必要的操作步骤依次包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、自然干燥等．

Answer 1

分析 矿物样品（已经剔除其它杂质）含三种氧化物：Al₂O₃、Fe₂O₃、CuO，加入足量烧碱溶液过滤，氧化铝溶解生成偏铝酸钠，氧化铁和氧化铜不溶解，滤液A为NaAlO₂，滤渣B为Fe₂O₃、CuO，加入足量稀硫酸溶解得到硫酸铁、硫酸铜溶液E，加入氢氧化钠溶液生成沉淀氢氧化铁和氢氧化铜，滤液A加入足量盐酸生成氯化铝溶液，滤液A通入足量二氧化碳过滤得到氢氧化铝沉淀D，沉淀中加入足量稀盐酸得到氯化铝溶液，
（1）氧化铁为红色，氧化铜为黑色；
（2）分析可知滤液A为偏铝酸钠溶液和氢氧化钠溶液；
（3）根据物质的性质结合框图转化关系和所得产品进行解答；
（4）溶液E中含有三种阳离子．为H⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，向E中分步滴加NaOH溶液，三种阳离子先后与OH^-结合，其中列第二位的阳离子能使某种试剂变为血红色为铁离子结合硫氰根离子生成血红色溶液，元素守恒计算氧化铁质量分数，若使Fe³⁺沉淀这一步加入的NaOH过量会生成氢氧化铜沉淀，沉淀质量增大；
（5）从溶液中要析出晶体，采用冷却结晶法，然后过滤洗涤、干燥；

解答 解：矿物样品（已经剔除其它杂质）含三种氧化物：Al₂O₃、Fe₂O₃、CuO，加入足量烧碱溶液过滤，氧化铝溶解生成偏铝酸钠，氧化铁和氧化铜不溶解，滤液A为NaAlO₂，滤渣B为Fe₂O₃、CuO，加入足量稀硫酸溶解得到硫酸铁、硫酸铜溶液E，加入氢氧化钠溶液生成沉淀氢氧化铁和氢氧化铜，滤液A加入足量盐酸生成氯化铝溶液，滤液A通入足量二氧化碳过滤得到氢氧化铝沉淀D，沉淀中加入足量稀盐酸得到氯化铝溶液，
（1）纯Fe₂O₃、CuO的颜色依次是红色、黑色，
故答案为：红；黑；
（2）滤液A的主要溶质成分为过量的氢氧化钠和生成的偏铝酸钠，化学式为：NaOH、NaAlO₂，
故答案为：NaOH、NaAlO₂ ；
（3）途径①发生反应：NaAlO₂+4HCl=AlCl₃+NaCl+2H₂O，会引入盐酸，氯化钠杂质；
故答案为：途径②制得的氯化铝溶液纯度高；途径①制取的AlCl₃溶液中混有NaCl杂质；
（4）溶液E中含有三种阳离子．为H⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，向E中分步滴加NaOH溶液，三种阳离子先后与OH^-结合，其中列第二位的阳离子能使某种试剂变为血红色为铁离子结合硫氰根离子生成血红色溶液，试剂为KSCN溶液，元素守恒计算氧化铁质量分数=$\frac{\frac{{m}_{2}g}{107g/mol}×\frac{1}{2}×160g/mol}{{m}_{1}g}$×100%=$\frac{80{m}_{2}}{107{m}_{1}}$×100%，若使Fe³⁺沉淀这一步加入的NaOH过量会生成氢氧化铜沉淀，沉淀质量增大，计算得到氧化铁质量分数会偏高，
故答案为：$\frac{80{m}_{2}}{107{m}_{1}}$×100%；偏高；
（5）由溶液制取晶体，需经过加热浓缩，冷却结晶、过滤洗涤、干燥才可得到，将Cu（OH）₂溶于稀硫酸，然后制成胆矾晶体，必要的操作步骤依次包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥，
故答案为：冷却结晶；过滤．

点评 本题主要考查了从工业废料中制取纯净物，注意从框图转化中找出有用信息，利用有关的化学反应进行解答，题目难度中等．