Question

4．某課外小組探索利用廢合金（含有鋁、鐵、銅）粉末制取純凈的氯化鋁溶液、綠礬晶體和膽礬晶體，其實驗方案如圖：

試回答下列問題：
（1）操作①的名稱為過濾，所用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒還有漏斗．
（2）寫出A→D反應離子方程式AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）濾液E經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得綠礬晶體．
（4）由濾渣F制CuSO₄溶液有途徑I和途徑Ⅱ兩種，你認為最佳途徑是途徑Ⅱ，理由是途徑Ⅰ消耗硫酸量多，且產(chǎn)生二氧化硫污染環(huán)境．
（5）一定溫度下，某同學將綠礬配成約0.1mol•L^-1FeSO₄溶液，測得溶液的pH=3．請用離子方程式解釋原因：Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺；該溶液中c（SO₄^2-）-c（Fe²⁺）=5×10^-4mol•L^-1（填數(shù)值）．
（6）若要測定所配溶液中Fe²⁺的準確濃度，取20.00mL溶液于錐形瓶中，可再直接用下列
b（填編號）標準溶液進行滴定：
a．0.1mol•L^-1NaOH溶液             b．0.02mol•L^-1KMnO₄酸性溶液
c．0.20mol•L^-1KMnO₄酸性溶液        d．0.10mol•L^-1KSCN溶液
滴定終點的現(xiàn)象是滴入最后一滴0.02 mol•L^-1 KMnO₄酸性溶液，溶液由無色變?yōu)闇\紫色（或淺紫紅色），且30s內(nèi)不褪色．

Answer 1

分析 根據(jù)題中各物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，濾渣B經(jīng)過系列變化最終得到綠礬和膽礬，所以濾渣B中含有銅和鐵，D與鹽酸反應生成氯化鋁，則D為氫氧化鋁，所以濾液A中含有鋁元素，所以實驗流程為：廢合金（含有鋁、鐵、銅）粉末中加入足量燒堿溶液，只有鋁與其反應而溶解，過濾后得濾渣B的成分為鐵和銅，濾液A為偏鋁酸鈉溶液；濾液A中通入過量的二氧化碳氣體，得氫氧化鋁沉淀，濾渣B中加入稀硫酸，過濾得濾液E為硫酸化亞鐵溶液，將硫酸亞鐵溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得綠礬晶體，然后再經(jīng)過濾、用酒精洗滌、干燥即得成品，用酒精洗滌可以減少硫酸亞鐵的溶解而損失，同時容易干燥，濾渣F為銅，途徑Ⅰ為銅與足量的濃硫酸生成硫酸銅，同時會生成二氧化硫氣體，途徑Ⅱ為銅與氧氣反應生成氧化銅，氧化銅與稀硫酸反應生成硫酸銅，所以途徑Ⅱ中硫酸利用率高且沒有污染，據(jù)此答題．

解答 解：根據(jù)題中各物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，濾渣B經(jīng)過系列變化最終得到綠礬和膽礬，所以濾渣B中含有銅和鐵，D與鹽酸反應生成氯化鋁，則D為氫氧化鋁，所以濾液A中含有鋁元素，所以實驗流程為：廢合金（含有鋁、鐵、銅）粉末中加入足量燒堿溶液，只有鋁與其反應而溶解，過濾后得濾渣B的成分為鐵和銅，濾液A為偏鋁酸鈉溶液；濾液A中通入過量的二氧化碳氣體，得氫氧化鋁沉淀，濾渣B中加入稀硫酸，過濾得濾液E為硫酸化亞鐵溶液，將硫酸亞鐵溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得綠礬晶體，然后再經(jīng)過濾、用酒精洗滌、干燥即得成品，用酒精洗滌可以減少硫酸亞鐵的溶解而損失，同時容易干燥，濾渣F為銅，途徑Ⅰ為銅與足量的濃硫酸生成硫酸銅，同時會生成二氧化硫氣體，途徑Ⅱ為銅與氧氣反應生成氧化銅，氧化銅與稀硫酸反應生成硫酸銅，所以途徑Ⅱ中硫酸利用率高且沒有污染，
（1）操作①的名稱為過濾，所用的儀器除鐵架臺、鐵圈和燒杯，還需要的用品有漏斗、玻璃棒、濾紙，
故答案為：過濾；漏斗；
（2）A→D為偏鋁酸鈉溶液與過量的二氧化碳反應生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，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^-；
（3）硫酸亞鐵溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得綠礬晶體，然后再經(jīng)過濾、洗滌、干燥即得成品，故答案為：冷卻結(jié)晶；
（4）由上面分析可知，由濾渣F制CuSO₄溶液最好用途徑Ⅱ，因為途徑Ⅰ消耗硫酸量多，且產(chǎn)生二氧化硫污染環(huán)境，
故答案為：途徑Ⅱ；途徑Ⅰ消耗硫酸量多，且產(chǎn)生二氧化硫污染環(huán)境；
（5）FeSO₄溶液中，亞鐵離子水解使溶液呈酸性，反應的離子方程式為Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺，根據(jù)電荷守恒有2c（SO₄^2-）-2c（Fe²⁺）=c（H⁺）-c（OH^-）=1×10^-3，所以（SO₄^2-）-c（Fe²⁺）=5×10^-4，
故答案為：Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺；5×10^-4；
（6）要測定所配溶液中Fe²⁺的準確濃度，可用酸酸性高錳酸鉀溶液滴定，選用酸酸性高錳酸鉀溶液時，溶液的濃度適當稀一點較好，這樣滴定的準確度較高，所以選b，滴定終點的現(xiàn)象是滴入最后一滴0.02 mol•L^-1 KMnO₄酸性溶液，溶液由無色變?yōu)闇\紫色（或淺紫紅色），且30s內(nèi)不褪色，
故答案為：b； 滴入最后一滴0.02 mol•L^-1 KMnO₄酸性溶液，溶液由無色變?yōu)闇\紫色（或淺紫紅色），且30s內(nèi)不褪色．

點評 本題主要考查了從工業(yè)廢料中制取純凈物，注意從框圖轉(zhuǎn)化中找出有用信息，利用有關(guān)的化學反應進行解答，難度中等．