Question

某化学兴趣小组按照下列方案进行“由含铁废铝制备硫酸铝晶体”的实验。
步骤1：取一定量含铁废铝，加足量的NaOH溶液，反应完全后过滤；
步骤2：边搅拌边向滤液中滴加稀硫酸至溶液的pH=8~9，静置、过滤、洗涤；
步骤3：将步骤2中得到的固体溶于足量的稀硫酸；
步骤4：将得到的溶液蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥。
请回答以下问题：
（1）上述实验中的过滤操作需要玻璃棒、_____、________等玻璃仪器。
（2）步骤1过滤的目的是___________________。
（3）当步骤2中的溶液pH=8~9时，检验沉淀是否完全的方法是_____________。
（4）步骤2中溶液的pH控制较难操作，可改用____________________。

Answer 1

（1）烧杯；漏斗
（2）除去铁等不溶于碱的杂质
（3）取上层清液，逐滴加入稀硫酸，若变浑浊，则说明沉淀不完全；若不变浑浊，则说明沉淀完全
（4）通入足量的CO₂气体
【试题分析】
本题属于沉淀反应的应用，从最基本的原料开始，经过一定的生产流程，制得的最终产品是硫酸铝晶体，其生产过程可以表示为：Al（Fe）Na［Al（OH）₄］（含过量的NaOH）Al（OH）₃沉淀Al₂（SO₄）₃溶液 Al₂（SO₄）₃晶体（产品）。步骤1中的反应原理为2Al+2NaOH+6H₂O=2Na［Al（OH）_４］+3H₂↑。步骤2中的反应原理是［Al（OH）₄］^-+H⁺=Al（OH）₃↓+H₂O，由于Al（OH）₃具有两性，它既能溶于强酸又能溶于强碱，既要把溶液中的Na［Al（OH）₄］完全转化为Al（OH）₃，又要使产生的Al（OH）₃不溶解，其反应条件的控制（即溶液的pH=8~9）成为关键。如果改变所使用的试剂，不用H₂SO₄，而是向Na［Al（OH）₄］溶液中通入过量的CO₂气体，那么条件的控制就要容易得多，更便于操作，其反应原理是［Al（OH）₄］^-+CO₂（足量）=Al（OH）₃↓+。步骤3中的反应原理是Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O。弄清了反应原理，回答相应的问题就不难了。