Question

【題目】某工廠的廢金屬屑的主要成分為鋁、鐵和銅，某化學興趣小組在學習了元素及其化合物的相關知識后，設計了如圖1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(CuSO4·5H2O)。

請回答：

（1）寫出步驟Ⅱ反應的離子方程式： 。

（2）步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ進行的實驗操作中均需用到的玻璃儀有 。

（3）進行步驟Ⅱ時，該小組用如圖2所示裝置及試劑制取CO2并將制得的氣體通入溶液A中一段時間后，觀察到燒杯中產生的白色沉淀會逐漸減少，原因是 。

（4）從溶液E得到綠礬晶體的實驗操作是 、 過濾。

（5）用固體F制備CuSO4溶液，可設計如圖3三種途徑：

寫出途徑③中反應的化學方程式： ，用途徑①制備CuSO4溶液時，混酸中硫酸和硝酸的最佳物質的量之比為 。

（6）用惰性電極電解硫酸銅溶液一段時間后，陰極增重3.2g。陽極產生 L氣體(標準狀況)。

Answer 1

【答案】（1） AlO2－+ CO2 + 2H2O =Al(OH)3↓ + HCO3；CO2 +OH－=HCO3－(第二個方程式可不寫)

（2）燒杯、玻璃棒、漏斗；

（3）由裝置a制取的CO2中含HCl氣體，通入溶液A中會溶解Al(OH)3 ；

（4）蒸發濃縮、冷卻結晶；

（5）Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O；3:2；

（6）0.56；

【解析】

試題分析：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，C和碳酸氫鈉溶液D．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。

（1）步驟Ⅱ中偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為AlO2－+ CO2 + 2H2O =Al(OH)3↓ + HCO3；，故答案為：AlO2－+ CO2 + 2H2O =Al(OH)3↓ + HCO3；；

（2） 步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都涉及固液分離，固體和液體的分離用過濾法；進行過濾操作時，所用到的玻璃儀器主要有燒杯、漏斗、玻璃棒，故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；

（3）進行步驟Ⅱ時，該小組用如圖2所示裝置及試劑制取的CO2中含HCl氣體，通入溶液A中會溶解Al(OH)3 ，故答案為：由裝置a制取的CO2中含HCl氣體，通入溶液A中會溶解Al(OH)3 ；

（4）從硫酸銅溶液中獲得晶體，需要經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等操作，故答案為：蒸發濃縮；冷卻結晶；過濾；

（5）途徑①中Cu與混酸反應生成銅鹽、NO與水，反應離子方程式為：3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O，混酸中硫酸和硝酸的最佳物質的量之比為：2=3:2；途徑②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，途徑③中銅與濃硫酸反應生成二氧化硫，反應的化學方程式為Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O；故答案為：Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O；3:2；

（6）用惰性電極電解硫酸銅溶液一段時間后，陰極銅離子放電生成銅，3.2g銅的物質的量為=0.05mol，轉移的電子的物質的量為0.1mol，陽極上生成氧氣0.025mol，標準狀況下的體積為0.56L，故答案為：0.56。