Question

【題目】某工廠的廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe和Al，此外還含有少量Al2O3和Fe2O3，為探索工業(yè)廢料的再利用，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)流程，用該工廠的合金廢料制取氯化鋁、綠礬晶體(FeSO4·7H2O)和膽礬晶體。

請(qǐng)回答：

(1)寫出步驟Ⅰ中Al與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式_________。

(2)試劑X是_______；固體F是______。

(3)在步驟Ⅱ時(shí)，用如圖裝置制取CO2并通入溶液A中。一段時(shí)間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生

的白色沉淀會(huì)逐漸減少。為避免固體C減少，可在a和b間加一個(gè)盛有飽和____溶液的洗氣瓶，其作用是______。

(4)使用FeSO4時(shí)，如要防止Fe3+的干擾，可以加入適量鐵粉進(jìn)行除雜，寫出加入鐵粉后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式________。

Answer 1

【答案】2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑ 稀硫酸 銅 NaHCO3 除去CO2中的HCl氣體 2Fe3++Fe=3Fe2+

【解析】

Fe、Cu、Fe2O3都不與NaOH溶液反應(yīng)，Al和Al2O3可與NaOH溶液反應(yīng)，用含有Al、Fe、Cu和Al2O3、Fe2O3的廢金屬屑制取AlCl3、綠礬晶體（FeSO47H2O）和膽礬晶體流程為：合金中Al、Al2O3與NaOH反應(yīng)，所得濾液A為NaAlO2溶液，經(jīng)途徑Ⅱ與足量CO2發(fā)生反應(yīng)：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-，反應(yīng)生成Al(OH)3固體C，生成的Al(OH)3再和鹽酸反應(yīng)生成AlCl3，得到的AlCl3較純凈；溶液D為NaHCO3溶液；濾渣B為Fe、Cu及Fe2O3，為了獲得綠礬，根據(jù)元素守恒，加入足量稀硫酸，得到的濾液E為FeSO4，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到綠礬，濾渣F為Cu，可用于制備膽礬，以此解答該題。

(1) 步驟Ⅰ中Al與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生四羥基合鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的離子方程式2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑；

(2)固體B是Fe、Cu、Fe2O3的混合物，向其中加入稀硫酸，金屬銅和稀硫酸不反應(yīng)，但是金屬鐵可以和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，硫酸鐵與鐵化合成硫酸亞鐵，進(jìn)而制得綠礬晶體，所以試劑X為稀硫酸，固體F是Cu單質(zhì)；

(3)進(jìn)行步驟Ⅱ時(shí)，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(shí)間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀逐漸減少，其原因是二氧化碳?xì)怏w中含有從鹽酸中揮發(fā)出的HCl氣體，氯化氫在水中溶解了部分Al(OH)3沉淀，發(fā)生的反應(yīng)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裝置與收集裝置之間增加一個(gè)洗去HCl的裝置，同時(shí)不溶解CO2，二氧化碳在飽和NaHCO3中難溶，氯化氫和NaHCO3反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，所以可在裝置a和b之間增加一個(gè)盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，除去二氧化碳中的氯化氫；

故答案為：在裝置a和b之間增加一個(gè)盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，除去HCl；

(4) 使用FeSO4時(shí)，如要防止Fe3+的干擾，可以加入適量鐵粉進(jìn)行除雜，這時(shí)Fe單質(zhì)與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生Fe2+，該反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++Fe=3Fe2+，從而達(dá)到除雜的目的。