Question

19．為探索工業(yè)廢料的再利用，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)方案，用含有鋁、鐵和銅的合金制取氯化鋁、綠礬晶體（FeSO₄•7H₂O）和膽礬晶體．

請(qǐng)回答：
（1）步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是過(guò)濾．實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行該操作時(shí)，用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗．
（2）溶液A中的陰離子主要有AlO₂^-、OH^-；試劑X是稀硫酸．
（3）向溶液A中通入過(guò)量CO₂氣體生成固體C的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+H₂O═2Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）從環(huán)境保護(hù)角度考慮，用固體F制備CuSO₄溶液的化學(xué)方程式是2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．

Answer 1

分析 鋁、鐵和銅的合金中只有金屬鋁可以和氫氧化鈉之間反應(yīng)生成溶液A偏鋁酸鈉，固體B是金屬鐵和金屬銅，A中通入過(guò)量的二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀C和碳酸氫鈉溶液D，金屬鐵可以和硫酸之間發(fā)生反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，但是金屬銅和稀硫酸之間不反應(yīng)，硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以獲得綠礬晶體，金屬銅可以獲得膽礬晶體，
（1）固體和液體的分離用過(guò)濾法，過(guò)濾用到的儀器：燒杯、玻璃棒、漏斗等；
（2）根據(jù)步驟Ⅰ加過(guò)量的氫氧化鈉發(fā)生的反應(yīng)以及金屬鐵、銅的性質(zhì)區(qū)別進(jìn)行解答；
（3）偏鋁酸根離子與過(guò)量二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫根離子，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式；
（4）根固體F為銅，根據(jù)銅、稀硫酸的性質(zhì)來(lái)判斷反應(yīng)的發(fā)生，并結(jié)合質(zhì)量守恒定律寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答 解：鋁、鐵和銅的合金中只有金屬鋁可以和氫氧化鈉之間反應(yīng)生成溶液A偏鋁酸鈉，固體B是金屬鐵和金屬銅，A中通入過(guò)量的二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀C和碳酸氫鈉溶液D，金屬鐵可以和硫酸之間發(fā)生反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，但是金屬銅和稀硫酸之間不反應(yīng)，硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以獲得綠礬晶體，金屬銅可以獲得膽礬晶體，
（1）步驟Ⅰ加過(guò)量的氫氧化鈉，金屬鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，金屬鋁溶解其中生成偏鋁酸鈉溶液，金屬鐵和金屬銅不與氫氧化鈉反應(yīng)，將它們分離用過(guò)濾；步驟Ⅰ過(guò)濾得到的濾液成分為偏鋁酸鈉，步驟Ⅱ中向偏鋁酸鈉中通入足量的二氧化碳，會(huì)得到純凈的氫氧化鋁沉淀，溶液中的溶質(zhì)為碳酸氫鈉，將它們分離用過(guò)濾；步驟Ⅲ中金屬鐵和金屬銅不與氫氧化鈉反應(yīng)，鐵和硫酸反應(yīng)而金屬銅不反應(yīng)將它們分離用過(guò)濾，過(guò)濾用到的玻璃儀器：燒杯、玻璃棒、漏斗等，
故答案為：過(guò)濾；玻璃棒、漏斗；
（2）步驟Ⅰ加過(guò)量的氫氧化鈉，因鋁與堿反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，金屬鐵和金屬銅不與氫氧化鈉反應(yīng)，所以溶液A中的離子主要有AlO₂^-、Na⁺、OH^-，則含有的陰離子為：AlO₂^-、OH^-；
本實(shí)驗(yàn)的目的是用含有鋁、鐵和銅的合金制取氯化鋁、綠礬晶體（FeSO₄•7H₂O）和膽礬晶體，金屬鐵和金屬銅不與氫氧化鈉反應(yīng)，鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵而金屬銅不反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)三種金屬的分離，所以試劑X是稀硫酸，
故答案為：AlO₂^-、OH^-；稀硫酸；
（3）溶液A中含有偏鋁酸鈉，偏鋁酸鈉溶液中通入過(guò)量CO₂氣體生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+H₂O═2Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+H₂O═2Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）依據(jù)流程圖可知：固體F為銅，銅不能和稀硫酸反應(yīng)，但是當(dāng)加熱并通入空氣之后，銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，然后氧化銅會(huì)和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，不會(huì)產(chǎn)生污染大氣的氣體，硫酸銅溶液是藍(lán)色的，由于各反應(yīng)物是混合接觸在一起的，這兩個(gè)反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的，所以氧化銅沒(méi)機(jī)會(huì)單獨(dú)的存在，故我們可以認(rèn)為反應(yīng)物為氧氣、銅和硫酸，而生成物為硫酸銅和水，故該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離與提純方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹��?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，注意熟練掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>