Question

【题目】某兴趣小组用只含有铜、铝、铁的工业废料来制备硫酸铜和硫酸铝晶体，实验流程如下:

请回答：

（1）步骤Ⅰ反应后分离操作可用下图所示方法，适用该方法分离的沉淀特点是___________________。

（2）写出步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式___________________。写出步骤Ⅲ中气体B与O2(足量)通入NaOH溶液中反应的化学方程式___________________。

（3）步骤Ⅳ蒸发浓缩的具体操作是___________________。

（4）下列有关实验说法正确的是___________________。

A. 步骤Ⅴ为得到较大的硫酸铜晶体颗粒，可采用投入几粒晶种并加快溶液冷却速度的方法

B. 步骤Ⅵ过滤用如图装置，过滤结束时，为防止倒吸，可先关闭抽气泵，后打开活塞a

C. 步骤Ⅵ洗涤沉淀时，关小抽气泵，向布氏漏斗中加冰水没过沉淀，并用玻璃棒搅拌

D. 步骤Ⅶ调节pH时可加入氧化铝

（5）为测定实验所得硫酸铝晶体的纯度，进行以下实验：

步骤一：取晶体试样a g溶于20 mL水中，加适量醋酸-醋酸铵缓冲溶液，再加入过量的c1 mol·L-1 EDTA溶液V1 mL，充分反应后稀释至250mL。

步骤二：取25.00mL上述稀释液，滴加指示剂，用c2 mol·L-1 ZnCl2溶液滴定过量的EDTA， 达到终点时消耗V2 mL ZnCl2溶液。

已知：M[Al2(SO4)3·18H2O]=666g mol -1，EDTA分别能与Al3+ 或Zn2+ 以物质的量之比1:1进行反应。

根据实验数据计算该试样中Al2(SO4)3·18H2O的纯度为___________________(用含字母的代数式表示)。计算得出硫酸铝晶体的纯度为112.0%，若本测定实验操作正确且误差可忽略，分析纯度偏高的主要原因：___________________。

Answer 1

【答案】 沉淀颗粒较大，静置后容易沉降至容器底部 3Cu+8H+ +2NO3- =3Cu2+ +2NO↑+4H2O 4NO+3O2+4NaOH=4NaN03+2H2O 将溶液转移至蒸发皿中，小火加热至溶液表面出现晶膜，停止加热 D 所得晶体试样中可能含有Al2(SO4)3（或Al2(SO4)3·18H2O晶体失去部分结晶水或因水解产生碱式硫酸铝等

【解析】只含有铜、铝、铁的工业废料加硫酸Al、Fe发生反应生成Al3＋、Fe2＋，过滤后滤渣A是铜，溶于硫酸和硝酸的混合物，生成溶液B硫酸铜，气体B为NO，与O2、NaOH反应4NO+3O2+4NaOH=4NaN03+2H2O生成溶液C，主要成分是NaN03；滤液A含Al3＋、Fe2＋，加H2O2的作用是把Fe2＋氧化为Fe3＋，该氧化剂的优点是不引入杂质，产物对环境物污染，调溶液PH的目的是使Fe3＋形成沉淀，滤渣D是Fe(OH)3．滤液D为Al2（SO4）3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体。（1）沉淀颗粒较大，静置后容易沉降至容器底部，可以用倾倒的方法分离。（2步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式3Cu+8H+ +2NO3- =3Cu2+ +2NO↑+4H2O 。步骤Ⅲ中气体B与O2(足量)通入NaOH溶液中反应的化学方程式4NO+3O2+4NaOH=4NaN03+2H2O。（3）步骤Ⅳ蒸发浓缩的具体操作是将溶液转移至蒸发皿中，小火加热至溶液表面出现晶膜，停止加热 。（4）A. 步骤Ⅴ为得到较大的硫酸铜晶体颗粒，可采用投入1粒晶种并控制溶液冷却速度的方法，让晶体慢慢长大，故A错误；B. 步骤Ⅵ过滤用如图装置，过滤结束时，为防止倒吸，可先打开活塞a，后关闭抽气泵，故B错误；C. 步骤Ⅵ洗涤沉淀时，关小抽气泵，向布氏漏斗中加冰水没过沉淀，不能用玻璃棒搅拌，故C错误；D. 步骤Ⅶ调节pH时可加入氧化铝，与氢离子作用，促进铁离子的水解，故D正确；故选D。（5）ag中n(Al)=（mmol，该试样中Al2(SO4)3·18H2O的纯度为M[Al2(SO4)3·18H2O]×n(Al)/2a×100%=666g mol -1×mmol/2a×100%= ；计算得出硫酸铝晶体的纯度为112.0%，若本测定实验操作正确且误差可忽略，分析纯度偏高的主要原因：所得晶体试样中可能含有Al2(SO4)3（或Al2(SO4)3·18H2O晶体失去部分结晶水或因水解产生碱式硫酸铝等。