Question

【題目】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，用含有鋁、鐵和銅的合金廢料制取無水氯化鋁、綠礬晶體(FeSO47H2O)和膽礬晶體。

請回答：

【制備無水氯化鋁】

（1）步驟Ⅰ進行的實驗操作所需要的玻璃儀器是 ；

（2）步驟Ⅱ生成固體C的離子方程式是 ；

（3）進行步驟Ⅱ時，該小組用如下圖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。為了避免固體C減少，可采取的改進措施是 ；

（4）由AlCl3溶液制備無水AlCl3的實驗過程如下：

①由AlCl3溶液制備氯化鋁晶體（AlCl36H2O）涉及的操作為： 、冷卻結晶、過濾、洗滌；

②將AlCl36H2O溶于濃硫酸進行蒸餾，可以得到一定量的無水AlCl3，此原理是利用濃硫酸下列性質中的 （填字母）。

a．氧化性 b．吸水性 c．難揮發性 d．脫水性

【制備膽礬晶體】

（5）用固體F制備CuSO4溶液，可設計以下三種途徑，你認為的最佳途徑為 。（填序號）

【測定FeSO47H2O含量】

（6）稱取制得的綠礬樣品10.0 g，溶于適量的稀硫酸中，配成100 mL溶液，準確量取25.00 mL該液體于錐形瓶中，再用0.1000 mol/L KMnO4標準溶液滴定。用同樣的方法滴定3次，平均消耗15.00 mL標準液，則樣品中FeSO47H2O的質量分數為 。（已知Mr(FeSO4·7H2O)=278）

Answer 1

【答案】（1）漏斗、燒杯、玻璃棒（2）AlO2－+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3－

（3）在裝置a、b之間增加一個盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶(合理即可) （4）①蒸發濃縮

②b c（5）②（6）83.4%

【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之間反應生成溶液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生反應生成硫酸亞鐵和氫氣，但是金屬銅和稀硫酸之間不反應，硫酸亞鐵溶液蒸發濃縮、冷卻結晶可以獲得綠礬晶體，金屬銅可以獲得膽礬晶體。

（1）步驟Ⅰ進行的實驗操作是過濾，所需要的玻璃儀器是漏斗、燒杯、玻璃棒；

（2）根據以上分析可知步驟Ⅱ生成固體C的離子方程式是AlO2－+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3－。

（3）進行步驟Ⅱ時，該小組用如圖2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氯化氫氣體，氯化氫在水中溶解了部分沉淀氫氧化鋁，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氯化氫的裝置，二氧化碳在飽和碳酸氫鈉中不溶，氯化氫和碳酸氫鈉反應生成二氧化碳氣體，所以可在裝置I和Ⅱ之間增加一個盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶，除去二氧化碳中的氯化氫；

（4）①由AlCl3溶液制備氯化鋁晶體（AlCl36H2O）涉及的操作為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌；

②濃硫酸具有吸水性和難揮發性，因此將AlCl36H2O溶于濃硫酸進行蒸餾，可以得到一定量的無水AlCl3。

（5）金屬銅可以和硝酸之間反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，即3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O，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。

（6）根據電子得失守恒可知樣品中FeSO47H2O的質量分數為

×100%＝83.4%。