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)鋁在周期表中位于 周期 族。

(2)步驟Ⅰ進行的實驗操作的名稱是 。

(3)寫出步驟Ⅱ反應中生成C的離子方程式： 。

(4)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 。

(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)用途徑②制備CuSO4溶液與途徑①、③相比優點是 。

Answer 1

【答案】

(1)三，ⅢA ；

(2)過濾；

(3)AlO2-+ CO2 + 2H2O =Al(OH)3↓ + HCO3-；

(4)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 ；

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

(6)不產生大氣污染物NO、SO2；制等量的硫酸銅，途徑②消耗酸少。

【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)鋁在周期表中位于第三周期第ⅢA族，故答案為：三，ⅢA；

(2)步驟Ⅰ加過量的氫氧化鈉，金屬鋁和氫氧化鈉反應，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，將它們分離用過濾；步驟Ⅰ過濾得到的濾液成分為偏鋁酸鈉， 故答案為：過濾；

(3)過量CO2與偏鋁酸鈉溶液反應，離子方程式為：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-，故答案為：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；

(4)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，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；

(5)途徑③中銅與濃硫酸反應生成硫酸銅的化學方程式為Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O，用途徑①制備CuSO4溶液時，反應的化學方程式為3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O，根據離子方程式為3Cu+8H++2NO3-=3Cu2+ +2NO↑+4H2O，可知混酸中硫酸和硝酸的最佳物質的量之比為(8-2)：2=3:2，故答案為：Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O；3:2；

(6)用途徑②制備CuSO4溶液與途徑①、③相比優點有不產生大氣污染物NO、SO2；制等量的硫酸銅，途徑②消耗酸少，故答案為：不產生大氣污染物NO、SO2；制等量的硫酸銅，途徑②消耗酸少。