Question

【題目】某工廠廢金屬屑的主要成分為Cu、Fe和Al，此外還含有少量Al2O3和Fe2O3，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，用該工廠的金屬廢料制取氯化鋁、綠礬晶體(FeSO4·7H2O)和膽礬晶體。

完成下列填空：

（1）寫出步驟Ⅰ反應的離子方程式：___。

（2）試劑X是___，溶液D是___。

（3）在步驟Ⅱ中，用如圖裝置制取CO2并通入溶液A中。一段時間后，仍觀察不到燒杯中產生白色沉淀。為了固體C的生成，在藥品和裝置上可采取的改進措施是___。

（4）溶液E中加入KSCN溶液無明顯現象，表明濾液中不存在Fe3+，用離子方程式解釋其可能的原因：___。

（5）將固體F繼續加入熱的稀硫酸，同時不斷鼓入空氣，固體溶解得CuSO4溶液，寫出反應的化學方程式：___。

Answer 1

【答案】、 稀硫酸 NaHCO3溶液 濃鹽酸改為稀鹽酸；在裝置a和裝置b之間增加一個盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，以除去裝置a中揮發出的HCl 2Fe3++Fe=3Fe2+、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

【解析】

Fe、Cu、Fe2O3都不與NaOH溶液反應，Al和Al2O3可與NaOH溶液反應，用含有Al、Fe、Cu和Al2O3和Fe2O3的廢金屬屑制取AlCl3、綠礬晶體(FeSO47H2O)和膽礬晶體流程為：合金中Al、Al2O3與NaOH反應，所得濾液A為NaAlO2溶液，經途徑Ⅱ與足量二氧化碳發生反應：，反應可生成Al(OH)3固體C，生成的Al(OH)3再和鹽酸反應生成AlCl3，得到的AlCl3較純凈；溶液D為NaHCO3溶液；濾渣B為Fe和Cu的化合物，加入足量稀硫酸，得到的濾液E為FeSO4，經蒸發濃縮、冷卻結晶可得到綠礬，濾渣F為Cu，可用于制備膽礬，據此分析解答。

（1）鋁、氧化鋁與氫氧化鈉反應，所得濾液A為NaAlO2溶液，反應的離子方程式為：、；

（2）金屬鐵和金屬銅不與氫氧化鈉溶液反應，金屬銅和稀硫酸之間不反應，但是金屬鐵可以和稀硫酸之間反應生成硫酸亞鐵和氫氣，進而制得綠礬晶體，所以試劑X為稀硫酸；溶液D為NaHCO3溶液；

（3）進行步驟Ⅱ時，該小組用如圖所示裝置及試劑將制得的CO2氣體通入溶液A中，一段時間后，觀察到燒杯中產生的白色沉淀逐漸減少，其原因是二氧化碳氣體中含有從鹽酸中揮發出的HCl氣體，氯化氫在水中溶解了部分沉淀，發生的反應為：Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，為了避免固體C減少，可在制取二氧化碳的收集裝置中增加一個洗去HCl的裝置，二氧化碳在飽和NaHCO3中不溶，氯化氫和NaHCO3反應生成二氧化碳氣體，所以可降低鹽酸濃度；在裝置I和Ⅱ之間增加一個盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，除去二氧化碳中的氯化氫；

（4）溶液E中加入KSCN溶液無明顯現象，表明濾液中不存在Fe3+，原因是Fe3+被Fe、Cu還原生成Fe2+，所以加入KSCN溶液沒有明顯現象，故答案為：2Fe3++Fe=3Fe2+、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；

（5）用固體F繼續加入熱的稀H2SO4，同時不斷鼓入空氣，固體溶解得CuSO4溶液，說明在加熱條件下，Cu、氧氣和稀硫酸發生氧化還原反應生成硫酸銅和水，反應的化學方程式為：。