Question

【題目】某學(xué)校化學(xué)興趣小組為探索金屬回收物的綜合利用，專門設(shè)計實驗用含有鋁、鐵、銅的合金制取純凈的氯化鋁溶液、綠礬晶體(FeSO4·7H2O)和膽礬晶體(CuSO4·5H2O)，其實驗方案如下：

請回答下列問題：

（1）過濾用的玻璃儀器有________。

（2）小組成員經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)制得的綠礬不純，試分析原因：_____________________________，要想由沉淀I最終制得純度較高的綠礬，應(yīng)如何改進(jìn)：______________________________________________________。

（3）小組成員從資料中獲知H2O2是一種綠色氧化劑，在濾渣B中加入稀硫酸和H2O2可以使B溶解，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________。

（4）有同學(xué)提出可將方案中最初溶解合金的鹽酸改用燒堿，重新設(shè)計方案，也能最終制得三種物質(zhì)，你認(rèn)為后者方案相對于前者方案________(填“更合理”或“不合理”)，理由是________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 燒杯、漏斗、玻璃棒 反應(yīng)過程中部分二價鐵轉(zhuǎn)化成了三價鐵 向溶液D中加入足量鐵粉，反應(yīng)后過濾，取濾液蒸發(fā)結(jié)晶即可得綠礬 Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O 更合理 因為前一種方案操作步驟多、時間長、消耗試劑量過大

【解析】合金鋁、鐵、銅加入足量鹽酸溶解后過濾，得到濾液A為氯化鋁、氯化亞鐵，加入足量氫氧化鈉溶液過濾得到濾液C為偏鋁酸鈉溶液，加入適量鹽酸過濾得到氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁加入鹽酸溶解生成氯化鋁溶液；沉淀Ⅰ為氫氧化亞鐵，加入硫酸生成硫酸亞鐵，溶液D蒸發(fā)結(jié)晶得到綠礬晶體，（1）根據(jù)過濾實驗用到的儀器來回答；（2）制得的綠礬不純，部分亞鐵離子被氧化為鐵離子，要想由沉淀I最終制得純度較高的綠礬，需要向D溶液中加入過量鐵粉還原鐵離子過濾后溶液通過操作得到晶體；（3）銅、稀硫酸、雙氧水的性質(zhì)來判斷反應(yīng)的發(fā)生，并結(jié)合質(zhì)量守恒定律寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；（4）根據(jù)實驗中的酸和堿的量的情況來對比回答。

合金鋁、鐵、銅加入足量鹽酸溶解后過濾，得到濾液A為氯化鋁、氯化亞鐵，加入足量氫氧化鈉溶液過濾得到濾液C為偏鋁酸鈉溶液，加入適量鹽酸過濾得到氫氧化鋁沉淀加入鹽酸溶解生成氯化鋁溶液；沉淀Ⅰ為氫氧化亞鐵，加入硫酸生成硫酸亞鐵溶液D蒸發(fā)結(jié)晶得到綠礬晶體，

（1）過濾實驗用到的儀器有：濾紙、鐵架臺、鐵圈、燒杯、玻璃棒和漏斗，故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；（2）發(fā)現(xiàn)制得的綠礬不純，含有氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鐵，是因為亞鐵離子被氧化為鐵離子，要想由沉淀I最終制得純度較高的綠礬，需要向D溶液中加入過量鐵粉還原鐵離子為亞鐵離子，過濾得到溶液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到綠礬晶體；

故答案為：氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鐵；向溶液D中加入足量鐵粉，反應(yīng)后過濾，再將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾即可得純度較高的綠礬；（3）銅與濃硫酸反應(yīng)生成有毒有污染的二氧化硫氣體，若銅先和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，然后氧化銅會和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，不會產(chǎn)生污染大氣的氣體，該過程原料利用率高，所以途徑②最佳，Cu中加入稀硫酸和H2O2可以制備膽礬晶體，反應(yīng)方程式為：Cu+H2O2+H2SO4+3H2O═CuSO45H2O（或Cu+H2O2+H2SO4═CuSO4+2H2O；（4）在實驗原方案中，需要的是適量的酸，且步驟繁瑣，這很難控制，改用燒堿，首先分離出來鋁，然后加入硫酸，分離出鐵，最后得銅的化合物，故比較合理。