Question

12．某化學(xué)興趣小組用含有鋁、鐵、銅的合金制取純凈的氯化鋁溶液．綠礬晶體（FeSO₄•7H₂O）和膽礬晶體，以探索工業(yè)廢料的再利用．其實驗方案如下：試回答下列問題：

（1）器材已有：濾紙、鐵架臺、鐵圈和燒杯，還要補充的玻璃儀器是漏斗、玻璃棒、酒精燈．
（2）由濾液A制得AlCl₃溶液有途徑I和Ⅱ兩條，你認(rèn)為合理的是Ⅱ，理由是途徑I制得的AlCl₃ 溶液中含有大量的NaCl，而途徑Ⅱ能制得純凈的AlCl₃溶液．寫出A經(jīng)途徑Ⅱ生成D的離子方程式CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）有同學(xué)提出可將方案中最初溶解合金的燒堿改用鹽酸，重新設(shè)計方案，也能制得三種物質(zhì)，你認(rèn)為后者的方案是否更合理否，理由是后者操作步驟多，消耗試劑量大，實驗時間長．
（4）向濾渣F中加入稀H₂SO₄和KNO₃的混合溶液，也能使濾渣F溶解，寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑、．，要處理SO₂尾氣，可選用最合理的裝置處理尾氣的是d（填序號）．

Answer 1

分析 含有鋁、鐵、銅的合金加入氫氧化鈉溶解，只有鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，所以濾渣B為鐵和銅，再經(jīng)稀硫酸反應(yīng)過濾的濾液為氯化亞鐵，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成綠礬，濾渣F為銅單質(zhì)，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成膽礬；濾液A則為偏鋁酸鈉溶液，加過量鹽酸經(jīng)途徑Ⅰ生成氯化鋁溶液，而濾液A通足量氣體C經(jīng)途徑Ⅱ生成沉淀D，根據(jù)氫氧化鋁只溶于強酸強堿，所以氣體C為二氧化碳，沉淀D為氫氧化鋁，與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁溶液，
（1）根據(jù)以上分析，該流程需要過濾操作，所以還需的玻璃儀器為玻璃棒、漏斗；
（2）根據(jù)反應(yīng)所得產(chǎn)物的組成來選擇合適的制取方案；根據(jù)所發(fā)生的反應(yīng)來確定溶液的組成情況，并書寫發(fā)生的反應(yīng)；
（3）根據(jù)實驗中的酸和堿的量的情況來對比回答；
（4）銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅與一氧化氮，SO₂尾氣水溶液為酸性，利用堿液吸收即可．

解答 解：含有鋁．鐵．銅的合金加入氫氧化鈉溶解，只有鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，所以濾渣B為鐵和銅，再經(jīng)稀硫酸反應(yīng)過濾的濾液為氯化亞鐵，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成綠礬，濾渣F為銅單質(zhì)，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成膽礬；濾液A則為偏鋁酸鈉溶液，加過量鹽酸經(jīng)途徑Ⅰ生成氯化鋁溶液，而濾液A通足量氣體C經(jīng)途徑Ⅱ生成沉淀D，根據(jù)氫氧化鋁只溶于強酸強堿，所以氣體C為二氧化碳，沉淀D為氫氧化鋁，與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁溶液；
（1）根據(jù)以上分析，該流程需要過濾操作，所以還需的玻璃儀器為漏斗、玻璃棒、酒精燈，故答案為：漏斗、玻璃棒、酒精燈；
（2）途徑Ⅰ偏鋁酸鈉和過量的鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和氯化鈉的混合物，而途徑Ⅱ向偏鋁酸鈉中通入足量的二氧化碳，會得到純凈的氫氧化鋁沉淀，再用鹽酸溶解，所得溶液的成分只有氯化鋁，所以途徑Ⅱ更合理；鋁、鐵、銅的合金中只有金屬鋁可以和強堿反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，所以濾液A的成分是偏鋁酸鈉，可以和過量的二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，實質(zhì)為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：Ⅱ；途徑I制得的AlCl₃ 溶液中含有大量的NaCl，而途徑Ⅱ能制得純凈的AlCl₃溶液；CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）在實驗方案一中，酸的量的控制上沒有過高的要求，只需過量即可，但是方案二中，需要的是適量的酸，這很難控，故答案為：否；后者操作步驟多，消耗試劑量大，實驗時間長；
（4）向濾渣中加入稀H₂SO₄和KNO₃的混合溶液，發(fā)生的離子反應(yīng)為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑，SO₂尾氣水溶液為酸性，利用NaOH溶液吸收，d裝置可以防止倒吸現(xiàn)象，故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑；d．

點評 本題是對物質(zhì)的分離和提純知識點的考查，題目難度不是很大，可以根據(jù)所學(xué)的知識進(jìn)行．