Question

11．某學(xué)校化學(xué)興趣小組為探究金屬回收物的綜合利用，專門設(shè)計實驗用含有鋁、鐵、銅的合金制取純凈的AlCl₃溶液和膽礬晶體（CuSO₄•5H₂O），其實驗方案如圖：

請回答下列問題：
（1）將合金研磨成合金粉的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)速率加快．
（2）分別寫出步驟Ⅰ、Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Ⅰ2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；ⅡFe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
（3）在濾液B轉(zhuǎn)化為沉淀E的過程中鹽酸的用量不易控制，可將加入適量的鹽酸改為通入一種氣體，該氣體的電子式為，寫出更改試劑（氣體過量）后生成沉淀E所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）該小組成員從資料中獲知H₂O₂是一種綠色氧化劑，在濾渣D中加入稀硫酸和H₂O₂可制得CuSO₄，下列兩種方法均可以制備CuSO₄．
方法一：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
方法二：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O
①假如某工廠欲生產(chǎn)CuSO₄，請選擇一種方法，并說明理由：方法一，硫酸原料利用率高，對環(huán)境污染�。�
②有同學(xué)認(rèn)為，生成等量的硫酸銅兩種方法消耗的能量相同，因為反應(yīng)都是銅轉(zhuǎn)變?yōu)镃uSO₄，你認(rèn)為上述說法不正確（填“正確”或“不正確”），原因是反應(yīng)物與產(chǎn)物不完全相同，故反應(yīng)的熱效應(yīng)不同，消耗的能量也不同．

Answer 1

分析 合金中鋁具有兩性，能與氫氧化鈉反應(yīng)，故濾渣A是金屬Fe和金屬Cu，濾液中含有偏鋁酸根離子，濾渣A中加入稀硫酸F溶解，Cu不溶解，故濾渣D使金屬Cu，濾液C中含有亞鐵離子，濾液B中加入適量HCl生成氫氧化鋁沉淀，再加入適量鹽酸變?yōu)槁然�鋁溶液；
（1）研磨成粉末可以增大反應(yīng)物的接觸面積，從化學(xué)反應(yīng)速率方面考慮即可；
（2）鋁、鐵和銅三種金屬中，只有金屬鋁能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，過濾后鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理書寫方程式即可；
（3）氫氧化鋁具有兩性，即溶于強酸也溶于強堿，但是不溶于弱酸，據(jù)此解答即可；
（4）兩種方法相比，二中生成二氧化硫污染環(huán)境，兩個反應(yīng)娿反應(yīng)物與產(chǎn)物不同，則反應(yīng)的熱效應(yīng)不同，以此來解答．

解答 解：（1）把合金研磨成合金粉，即把塊狀固體研磨成細(xì)小的顆粒，增大了反應(yīng)物的接觸面積，有利于反應(yīng)進行，即加快了化學(xué)反應(yīng)速率，
故答案為：增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)速率加快；
（2）三種金屬只有金屬鋁是兩性金屬，與氫氧化鈉的溶液反應(yīng)，反應(yīng)生成氫氣、偏鋁酸鈉，化學(xué)反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，過濾后鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，反應(yīng)方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（3）偏鋁酸鈉溶于過量的HCl會直接生成氯化鋁而得不到氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁不溶于弱酸，故利用碳酸的弱酸性代替HCl，此氣體為二氧化碳，電子式為：，偏鋁酸鈉中通入過量的二氧化碳?xì)怏w生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，離子反應(yīng)方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）①兩種方法相比可知，方法一，硫酸原料利用率高，對環(huán)境污染小，而方法二生成二氧化硫污染環(huán)境，則選擇方法一，
故答案為：方法一，硫酸原料利用率高，對環(huán)境污染�。� 
②生成等量的硫酸銅兩種方法消耗的能量不相同，則說法不正確，是因反應(yīng)物與產(chǎn)物不完全相同，故反應(yīng)的熱效應(yīng)不同，消耗的能量也不同，
故答案為：不正確；反應(yīng)物與產(chǎn)物不完全相同，故反應(yīng)的熱效應(yīng)不同，消耗的能量也不同．

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，掌握常見物質(zhì)的制取方法以及氧化還原反應(yīng)原理是解決本題的關(guān)鍵，注意整理．