Question

【題目】為探索工業廢料的再利用，某化學興趣小組設計了如下實驗流程，用含有鋁、鐵和銅的合金廢料制取氯化鋁、綠礬晶體(FeSO4·7H2O)和膽礬晶體。

請回答：

（1）寫出步驟Ⅰ反應的離子方程式：_________________________。

（2）試劑X是______。步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需進行的實驗操作是________。

（3）用固體F制備CuSO4溶液，可設計以下三種途徑：

寫出途徑①中反應的離子方程式_______________________________，請選出你認為的最佳途徑并說明選擇的理由______________________________。

Answer 1

【答案】 2Al+2OH—+2H2O=2AlO2－+3H2↑ 稀硫酸或H2SO4 過濾 3Cu+2NO3－+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O 途徑②最佳，理由是原料利用率高，環境污染小

【解析】鋁、鐵和銅的合金中只有金屬鋁可以和氫氧化鈉反應，過濾后，得到溶液A含有NaOH、NaAlO2，固體B為Cu和Fe。溶液A中通入過量的二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，過濾分離，得到C為Al（OH）3，D為NaHCO3溶液，氫氧化鋁溶解在鹽酸中得到氯化鋁溶液，然后蒸發結晶得到氯化鋁固體。固體B用試劑X反應，過濾分離得到溶液E，溶液E蒸發濃縮、冷卻結晶可以獲得綠礬晶體，可知試劑X為稀硫酸，E為FeSO4，F為Cu，Cu轉化得到硫酸銅，CuSO4溶液蒸發濃縮、冷卻結晶可以獲得膽礬晶體，據此解答。

（1）步驟Ⅰ中鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應的離子方程式為2Al+2OH—+2H2O=2AlO2－+3H2↑；

（2）由上述分析可知，試劑X為稀硫酸，步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均是固體和液體的分離操作，應該是過濾；

（3）途徑①中Cu與混酸反應生成銅鹽、NO與水，反應的離子方程式為3Cu+2NO3－+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；途徑①產生NO，途徑③中會生成二氧化硫，NO、二氧化硫均污染空氣，銅不能和稀硫酸反應，但是當加熱并通入空氣之后，銅和氧氣反應生成氧化銅，然后氧化銅會和硫酸反應生成硫酸銅，不會產生污染大氣的氣體，該過程原料利用率高，所以途徑②最佳。