Question

为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用含有铝、铁和铜的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO₄·7H₂O)和胆矾晶体。

请回答：

（1）写出步骤Ⅰ反应的离子方程式：                                     。

（2）试剂X是         。步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是          。

（3）进行步骤Ⅱ时，该小组用如图7所示装置及试剂制取CO₂并将制得的气体通入溶液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为了避免固体C减少，可采取的改进措施是                                     。

（4）用固体F制备CuSO₄溶液，可设计以下三种途径：

写出途径①中反应的离子方程式                                  ，请选出你认为的最佳途径并说明选择的理由                                 。

Answer 1

【知识点】物质的分离和提纯  金属及其化合物的性质J2  C5

【答案解析】（1）2Al+2OH^—+2H₂O=2AlO₂^－+3H₂↑（2分）

（2）稀硫酸或H₂SO₄（2分）   过滤（2分）

（3）在装置Ⅰ、Ⅱ之间增加一个盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气瓶(合理答案即给分)（2分）

（4）3Cu+2NO₃^－+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O（2分）  

 途径②最佳，理由是原料利用率高，环境污染小（2分，结论1分，理由1分）

  解析：（1）步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠，金属铝和氢氧化钠反应，即2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均是固体和液体的分离操作，应该是过滤；
（3）进行步骤Ⅱ时，该小组用如图2所示装置及试剂将制得的CO₂气体通入溶液A中．一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是二氧化碳气体中含氯化氢气体，氯化氢在水中溶解了部分沉淀氢氧化铝，发生的反应为Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O，为了避免固体C减少，可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个除去氯化氢的装置，所以可在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶，除去二氧化碳中的氯化氢；
（4）铜和硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，即3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，铜不能和稀硫酸反应，但是当加热并通入空气之后，铜和氧气反应生成氧化铜，然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜，不会产生污染大气的气体，该过程原料利用率高，所以途径②最佳。

【思路点拨】本题考查了物质的分离和提纯，掌握铝、铁和铜及其化合物的性质是解答本题的关键。