Question

9．某廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe、Al，還含有少量的銅銹[Cu₂（OH）₂CO₃]、少量的鐵銹和少量的氧化鋁，用上述廢金屬屑制取膽礬（CuSO₄•5H₂O）、無水AlCl₃和鐵紅的過程如圖所示：
請回答：
（1）在廢金屬屑粉末中加入試劑A，生成氣體1的反應的離子方程式是2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑．
（2）溶液2中含有的金屬陽離子是Fe²⁺；氣體2的成分是CO₂和H₂．
（3）溶液2轉化為固體3的反應的離子方程式是4Fe²⁺+8OH^-+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃↓．
（4）利用固體2制取CuSO₄溶液有多種方法．
①在固體2中加入濃H₂SO₄并加熱，使固體2全部溶解得CuSO₄溶液，反應的化學方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②在固體2中加入稀H₂SO₄后，通入O₂并加熱，使固體2全部溶解得CuSO₄溶液，反應的離子方程式是2Cu+4H⁺+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O．
（5）溶液1轉化為溶液4過程中，不在溶液1中直接加入試劑C，理由是若在溶液1中直接加入鹽酸，會使溶液4中混有試劑A中的陽離子（如Na⁺等），而不是純凈的AlCl₃溶液
（6）直接加熱AlCl₃•6H₂O不能得到無水AlCl₃，SOCl₂為無色液體，極易與水反應生成HCl和一種具有漂白性的氣體．AlCl₃•6H₂O與SOCl₂混合加熱制取無水AlCl₃，反應的化學方程式是AlCl₃•6H₂O+6SOCl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+12HCl↑+6SO₂↑．

Answer 1

分析 廢金屬中加入過量試劑A，根據(jù)圖知，金屬Al經(jīng)過一系列反應生成無水AlCl₃，根據(jù)元素守恒知，濾液1中含有Al元素，Cu和Fe不和A反應，則A為NaOH；
Al、Al₂O₃和NaOH溶液反應都生成NaAlO₂，同時生成H₂，則氣體1是H₂、固體1是Cu和Fe、[Cu₂（OH）₂CO₃]、鐵銹；
溶液1中通入CO₂，發(fā)生反應NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，固體4是Al（OH）₃，溶液3是NaHCO₃；
固體4和試劑C反應生成溶液4，根據(jù)元素守恒知，試劑C是稀鹽酸，帶結晶水的氯化鋁失水生成無水AlCl₃；
固體1和試劑B反應得到固體2、溶液2和氣體2，固體2能得到CuSO₄，則固體2為Cu，從硫酸銅溶液中蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾得到膽礬；
Fe和試劑B反應生成氣體2，氣體2和試劑A反應生成H₂，則氣體2中含有CO₂、H₂；
反應中Fe³⁺、Cu²⁺和Fe反應生成Fe²⁺，溶液2中含有Fe²⁺，向溶液2中加入過量試劑A得到固體3為Fe（OH）₃，灼燒Fe（OH）₃得到鐵紅Fe₂O₃，據(jù)此分析解答．

解答 解：廢金屬中加入過量試劑A，根據(jù)圖知，金屬Al經(jīng)過一系列反應生成無水AlCl₃，根據(jù)元素守恒知，濾液1中含有Al元素，Cu和Fe不和A反應，則A為NaOH；Al、Al₂O₃和NaOH溶液反應都生成NaAlO₂，同時生成H₂，則氣體1是H₂、固體1是Cu和Fe、[Cu₂（OH）₂CO₃]、鐵銹；
溶液1中通入CO₂，發(fā)生反應NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，固體4是Al（OH）₃，溶液3是NaHCO₃；
固體4和試劑C反應生成溶液4，根據(jù)元素守恒知，試劑C是稀鹽酸，帶結晶水的氯化鋁失水生成無水AlCl₃；
固體1和試劑B反應得到固體2、溶液2和氣體2，固體2能得到CuSO₄，則固體2為Cu，從硫酸銅溶液中蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾得到膽礬；
Fe和試劑B反應生成氣體2，氣體2和試劑A反應生成H₂，則氣體2中含有CO₂、H₂；
反應中Fe³⁺、Cu²⁺和Fe反應生成Fe²⁺，溶液2中含有Fe²⁺，向溶液2中加入過量試劑A得到固體3為Fe（OH）₃，灼燒Fe（OH）₃得到鐵紅Fe₂O₃，
（1）試劑A是NaOH溶液，Al、Al₂O₃都和NaOH反應生成偏鋁酸鈉，只有Al和NaOH反應生成氫氣，離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）通過以上分析知，溶液2中含有的金屬陽離子是Fe²⁺；氣體2的成分是CO₂和H₂，
故答案為：Fe²⁺；CO₂和H₂；
（3）溶液2轉化為固體3的反應是亞鐵離子和NaOH、氧氣的反應，該反應的離子方程式是4Fe²⁺+8OH^-+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃↓，
故答案為：4Fe²⁺+8OH^-+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃↓；
（4）①固體2是Cu，在固體2中加入濃H₂SO₄并加熱，使固體2全部溶解得CuSO₄溶液，反應的化學方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②在固體2中加入稀H₂SO₄后，通入O₂并加熱，使固體2全部溶解得CuSO₄溶液，反應的離子方程式是2Cu+4H⁺+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：2Cu+4H⁺+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O；
（5）溶液1轉化為溶液4過程中，不在溶液1中直接加入試劑C，理由是若在溶液1中直接加入鹽酸，會使溶液4中混有試劑A中的陽離子（如Na⁺等），而不是純凈的AlCl₃溶液，
故答案為：若在溶液1中直接加入鹽酸，會使溶液4中混有試劑A中的陽離子（如Na⁺等），而不是純凈的AlCl₃溶液；
（6）氯化鋁易水解，所以直接加熱得不到氯化鋁，需要在氯化氫的氣氛中加熱；SOCl₂為無色液體，極易與水反應生成HCl和一種具有漂白性的氣體，所以根據(jù)原子守恒可知，該氣體應該是二氧化硫，則反應的方程式是AlCl₃•6H₂O+6SOCl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+12HCl↑+6SO₂↑，故答案為：AlCl₃•6H₂O+6SOCl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl₃+12HCl↑+6SO₂↑．

點評 本題考查混合物的分離和提純，為高頻考點，涉及物質制備、氧化還原反應、等知識點，明確物質性質差異性是解本題關鍵，難點是判斷各物質成分及發(fā)生的反應，題目難度中等．