Question

14．實驗室通常用粗鋁（含有鐵等雜質(zhì)）和稀硫酸反應制氫氣，得到的制氫廢液中含有大量的硫酸鋁及混有一定量的硫酸亞鐵．某校化學興趣小組的同學以制氫廢液為原料來制取Al₂（SO₄）₃•18H₂O．實驗流程如下圖所示：

已知：開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為：Fe（OH）₃：2.7-3.7
Fe（OH）₂：7.6-9.6  Al（OH）₃：3.7-4.7試回答下列問題：
（1）加入的試劑①，供選擇使用的有：氨水、NaClO溶液、20%的H₂O₂、濃硫酸、濃硝酸等，最好選用20%的H₂O₂，其理由是將制氫廢液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同時避免引入新的雜質(zhì)；
（2）加入的試劑②，供選擇使用的有：a、Al₂O₃，b、氨水，c、Al（OH）₃，d、Al₂（SO₄）₃，等，可選用
ac（用字母序號表示）；
（3）從晶體1→晶體2，該過程的名稱是重結(jié)晶；（填“結(jié)晶”或“重結(jié)晶”）
（4）在得到十八水硫酸鋁時，向晶體中加入少量酒精洗滌的目的為了沖洗掉晶體表面的雜質(zhì)離子；不用水洗滌的原因是防止晶體溶解，影響產(chǎn)率．
（5）濾液B與過量NaOH反應的離子方程式為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 制氫廢液中含有大量的硫酸鋁及混有一定量的硫酸亞鐵，為了將鐵元素除去，試劑①是氧化劑，將亞鐵離子氧化成鐵離子，試劑②是調(diào)節(jié)pH值，得沉淀C為氫氧化鐵，濾液B為硫酸鋁溶液，結(jié)過結(jié)晶分離得硫酸鋁晶體，再結(jié)過重結(jié)晶提純，再用酒精洗滌得Al₂（SO₄）₃•18H₂O，
（1）依據(jù)流程分析判斷，試劑1是為了把亞鐵離子氧化為鐵離子，在PH=2.7-3．可以全部沉淀，其他離子不沉淀，同時加入的試劑不能引入新的雜質(zhì)；
（2）試劑2是用來調(diào)節(jié)溶液PH到3.7，目的讓鐵離子全部沉淀，除雜實驗不能引入新的雜質(zhì)；
（3）晶體重新結(jié)晶的過程是物質(zhì)提純的方法是重結(jié)晶；
（4）洗滌晶體表面的雜質(zhì)離子，同時減少皓釩晶體的損失；
（5）依據(jù)流程分析判斷，制氫廢液中含有大量的硫酸鋁及混有一定量的硫酸亞鐵，A中加入試劑是為了把亞鐵離子氧化為鐵離子，所以溶液B中含有Fe³⁺、Al³⁺，調(diào)節(jié)溶液PH到3.7后，鐵離子沉淀完全，濾液B中含有Al³⁺，與過量氫氧化反應生成偏鋁酸鈉．

解答 解：制氫廢液中含有大量的硫酸鋁及混有一定量的硫酸亞鐵，為了將鐵元素除去，試劑①是氧化劑，將亞鐵離子氧化成鐵離子，試劑②是調(diào)節(jié)pH值，得沉淀C為氫氧化鐵，濾液B為硫酸鋁溶液，結(jié)過結(jié)晶分離得硫酸鋁晶體，再結(jié)過重結(jié)晶提純，再用酒精洗滌得Al₂（SO₄）₃•18H₂O，
（1）化學實驗室通常用粗鋅和稀硫酸反應制氫氣，因此在制氫廢液中含有大量的硫酸鋅．同時，由于粗鋅中還含有鐵等雜質(zhì)，溶于酸后生成亞鐵離子鋅離子，依據(jù)開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為：Fe（OH）₃：2.7-3.7Fe（OH）₂：7.6-9.6 Zn（OH）₂：5.7-8，分析判斷，直接沉淀亞鐵離子，鋅離子也會全部全部沉淀，不能實現(xiàn)實驗目的和要求，除去亞鐵離子需要先把亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使三價鐵離子全部沉淀，此時鋅離子不沉淀，來實現(xiàn)分離，加入的氧化劑不能引入新的雜質(zhì)，氨水、NaClO溶液、20%的H₂O₂、濃硫酸、濃硝酸中只有20%的H₂O₂ 在氧化亞鐵離子不引入雜質(zhì)，
故答案為：20%的H₂O₂；  將制氫廢液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同時避免引入新的雜質(zhì)；
（2）試劑2是用來調(diào)節(jié)溶液PH到3.7，目的讓鐵離子全部沉淀，除雜實驗不能引入新的雜質(zhì)；
a、Al₂O₃能與酸反應且不引入雜質(zhì)，故a符合；
b、氨水可以反應調(diào)節(jié)溶液PH到3.7，使鐵離子沉淀，同時引入雜質(zhì)銨根離子，故b不符合；
c、Al（OH）₃可以反應調(diào)節(jié)溶液PH到3.7，使鐵離子沉淀，同時不引入新的雜質(zhì)，故c符合；
d、Al₂（SO₄）₃不能調(diào)節(jié)溶液PH，且引入雜質(zhì)硫酸根離子，故d不符合；
故答案為：ac；     
（3）晶體溶解再結(jié)晶是提純晶體的方法為重結(jié)晶；
故答案為：重結(jié)晶；
（4）洗滌晶體表面的雜質(zhì)離子，同時減少皓釩晶體的損失；在得到皓礬時，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是，晶體溶于水，不溶于酒精，所以目的是為了沖洗掉晶體表面的雜質(zhì)離子；防止晶體溶解，影響產(chǎn)率；
故答案為：為了沖洗掉晶體表面的雜質(zhì)離子；防止晶體溶解，影響產(chǎn)率；
（5）依據(jù)流程分析判斷，制氫廢液中含有大量的硫酸鋁及混有一定量的硫酸亞鐵，A中加入試劑是為了把亞鐵離子氧化為鐵離子，所以溶液B中含有Fe³⁺、Al³⁺，調(diào)節(jié)溶液PH到3.7后，鐵離子沉淀完全，濾液B中含有Al³⁺，與過量氫氧化反應生成偏鋁酸鈉，反應的離子方程式為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

點評 本題考查了物質(zhì)提純的實驗方案設計和試劑選擇，關鍵是除雜原則不能引入新的雜質(zhì)，考查了鐵、鋅及其化合物性質(zhì)的應用，題目難度中等．