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．其实验方案如下：

请回答下列问题：
（1）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：

 

．
（2）从滤液E中得到绿矾晶体的实验操作是

 

．
（3）请用一个总反应式表示由滤渣F制备胆矾晶体过程中发生的变化：

 

．
（4）．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

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：铝、铁、铜的合金中加入足量烧碱溶液，只有铝与其反应而溶解，过滤后得滤渣B的成分为铁和铜，滤液A为偏铝酸钠溶液；滤液A生成氯化铝溶液的途径Ⅰ发生反应：NaAlO₂+4HCl=AlCl₃↓+NaCl+2H₂O；而途径Ⅱ通入足量的二氧化碳反应后过滤能得到纯净的氢氧化铝，氢氧化铝与盐酸反应能制得AlCl₃溶液；滤渣B中只有铁和稀硫酸反应，反应后经过滤得滤渣为铜，再由铜制取胆矾，滤液为硫酸亚铁溶液，然后由溶液制取晶体．
（1）途径Ⅰ会引入氯化钠杂质；而途径Ⅱ能制得纯净的AlCl₃溶液；
（2）由溶液制取晶体，需经过加热浓缩，冷却结晶、过滤洗涤、干燥；
（3）铜和氧气和酸反应生成硫酸铜和水；
（4）将方案中最初溶解合金的烧碱改为盐酸，后者操作步骤多，消耗的试剂量更多，时间长．

解答： 解：铝、铁、铜的合金中加入足量烧碱溶液，只有铝与其反应而溶解，过滤后得滤渣B的成分为铁和铜，滤液A为偏铝酸钠溶液；滤液A生成氯化铝溶液的途径Ⅰ发生反应：NaAlO₂+4HCl=AlCl₃↓+NaCl+2H₂O；而途径Ⅱ通入足量的二氧化碳反应后过滤能得到纯净的氢氧化铝，氢氧化铝与盐酸反应能制得AlCl₃溶液；滤渣B中只有铁和稀硫酸反应，反应后经过滤得滤渣为铜，再由铜制取胆矾，滤液为硫酸亚铁溶液，然后由溶液制取晶体．
（1）途径Ⅰ发生反应：NaAlO₂+4HCl=AlCl₃↓+NaCl+2H₂O，会引入盐酸，氯化钠杂质；而途径Ⅱ通入足量的二氧化碳后过滤能得到氢氧化铝，与盐酸反应能制得AlCl₃溶液，则途径Ⅱ更合理；
故答案为：途径Ⅱ更合理；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；
（2）由硫酸亚铁溶液制取晶体，需经过加热浓缩，冷却结晶、过滤洗涤、干燥才可得到，故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶，洗涤干燥；
（3）铜和氧气和酸反应生成硫酸铜和水：2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O，故答案为：2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O；
（4）将方案中最初溶解合金的烧碱改为盐酸，铁、铝与盐酸都反应，应加入过量的氢氧化钠分离二者，消耗的试剂量更多，且操作复杂，不如原实验方案合理，
故答案为：后者的方案不合理；因为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．

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，难度中等．