Question

【題目】某工廠的廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe和Al，此外還含有少量Al2O3和Fe2O3，為探索工業(yè)廢料的再利用，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如實(shí)驗(yàn)流程，用該工廠的合金廢料制取氯化鋁、綠礬晶體(FeSO4·7H2O)和膽礬晶體。

請(qǐng)回答：

⑴寫(xiě)出步驟Ⅰ反應(yīng)的離子方程式：_______________________。

⑵試劑X是______________。D是______________。

⑶在步驟Ⅱ時(shí)，用如圖裝置制取CO2并通入溶液A中。一段時(shí)間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀會(huì)逐漸減少。為避免固體C減少，可采取的改進(jìn)措施是_____________________。

⑷由固體F制取硫酸銅溶液，通常有兩種方案：

方案一：將固體F在加熱條件下與濃硫酸反應(yīng)；

方案二：將固體F投入熱的稀硫酸中，然后通入氧氣；

方法一的缺點(diǎn)為：_________________________________________________。

Answer 1

【答案】2Al+2H2O+2OH－=2+3H2↑；Al2O3+2OH－=2+H2O 稀硫酸(或稀H2SO4) NaHCO3溶液 在a和b間加一個(gè)盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，除去HCl 產(chǎn)生污染氣體二氧化硫且原料硫酸的利用率較低

【解析】

廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe和Al，此外還含有少量Al2O3和Fe2O3，加入NaOH溶液，Al、Al2O3與NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，Cu、Fe 、Fe2O3不反應(yīng)，過(guò)濾，濾液通入過(guò)量二氧化碳，先氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)，再是偏鋁酸鈉與二氧化碳反應(yīng)，最終生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉溶液，固體B是Cu、Fe 、Fe2O3(少量)，加入稀硫酸，氧化鐵先和硫酸反應(yīng)，再是鐵和和鐵離子反應(yīng)，再是鐵和氫離子反應(yīng)，過(guò)濾，溶液E為硫酸亞鐵，經(jīng)過(guò)一系列過(guò)程得到綠礬，固體F為Cu，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)得到膽礬。

⑴在廢金屬屑中含有Cu、Fe、Al、Al2O3、Fe2O3，當(dāng)加入過(guò)量NaOH溶液時(shí)，只有Al、Al2O3可以發(fā)生反應(yīng)，所以步驟Ⅰ反應(yīng)的離子方程式是2Al+2H2O+2OH－=2+3H2↑；Al2O3+2OH－=2+H2O；故答案為：2Al+2H2O+2OH－=2+3H2↑；Al2O3+2OH－=2+H2O。

⑵把混合物過(guò)濾，得到的固體B中含有Cu、Fe、Fe2O3，向其中加入過(guò)量的稀硫酸，發(fā)生反應(yīng)：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，試劑X是H2SO4；過(guò)濾得到濾液E含有FeSO4，固體F中含有Cu；溶液A中含有NaOH、NaAlO2，向其中通入過(guò)量的CO2，發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生Al(OH)3沉淀和可溶性物質(zhì)NaHCO3，溶液D是NaHCO3；故答案為：稀硫酸(或稀H2SO4)；NaHCO3溶液。

⑶在步驟Ⅱ時(shí)，用如圖裝置制取CO2并通入溶液A中。一段時(shí)間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀會(huì)逐漸減少，這是由于濃鹽酸有揮發(fā)性，在制取的CO2氣體中含有雜質(zhì)HCl，為了避免固體C減少，可采取的改進(jìn)措施是a，b間加一個(gè)盛有飽和NaHCO3的洗氣瓶，除去HCl；故答案為：在a和b間加一個(gè)盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，除去HCl。

⑷方案一銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，方案二加熱通入空氣、銅、稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，兩者比較得到方案一的缺點(diǎn)為：產(chǎn)生污染氣體二氧化硫且原料硫酸的利用率較低；故答案為：產(chǎn)生污染氣體二氧化硫且原料硫酸的利用率較低。