Question

5．利用廢鋁箔（主要成分為Al、少量的Fe、Si等）既可制取有機合成催化劑AlBr₃又可制取凈水劑硫酸鋁晶體．
I．實驗室制取無色的無水AlBr₃（熔點：97.5℃，沸點：263.3～265℃）可用如圖1所示裝置，主要實驗步驟如下：
步驟l．將鋁箔剪碎，用CCl₄浸泡片刻，干燥，然后投入到燒瓶6中．
步驟2．從導(dǎo)管口7導(dǎo)入氮氣，同時打開導(dǎo)管口l和4放空，一段時間后關(guān)閉導(dǎo)管口7和1；導(dǎo)管口4接裝有五氧化二磷的干燥管．
步驟3．從滴液漏斗滴入一定量的液溴于燒瓶6中，并保證燒瓶6中鋁過剩．
步驟4．加熱燒瓶6，回流一定時間．
步驟5．將氮氣的流動方向改為從導(dǎo)管口4到導(dǎo)管口l．將裝有五氧化二磷的干燥管與導(dǎo)管口1連接，將燒瓶6加熱至270℃左右，使溴化鋁蒸餾進入收集器2．
步驟6．蒸餾完畢時，在繼續(xù)通入氮氣的情況下，將收集器2從3處拆下，并立即封閉3處．
（1）步驟l中，鋁箔用CCl₄浸泡的目的是除去鋁箔表面的油脂等有機物．
（2）步驟2操作中，通氮氣的目的是排出裝置中含有水蒸氣的空氣．
（3）步驟3中，該實驗要保證燒瓶中鋁箔過剩，其目的是保證溴完全反應(yīng)，防止溴過量混入溴化鋁中．
（4）鋁與液溴反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+3Br₂=2AlBr₃．
（5）步驟4依據(jù)何種現(xiàn)象判斷可以停止回流操作當(dāng)5的管中回流液呈無色或燒瓶6中物質(zhì)呈無色．
（6）步驟5需打開導(dǎo)管口l和4，并從4通入N₂的目的是將溴化鋁蒸汽導(dǎo)入裝置2中并冷凝得到溴化鋁．
Ⅱ．某課外小組的同學(xué)擬用廢鋁箔制取硫酸鋁晶體，已知鋁的物種類別與溶液pH關(guān)系如圖2所示，實驗中可選用的試劑：處理過的鋁箔；2.0mol•L^-1NaOH溶液：2.0mol•L^-1硫酸
（7）由鋁箔制備硫酸鋁晶體的實驗步驟依次為：
①稱取一定質(zhì)量的鋁箔于燒杯中，分次加入2.0mol•L^-1NaOH溶液，加熱至不再產(chǎn)生氣泡為止．
②過濾    
③濾液用2.0mol/L硫酸在不斷攪拌下調(diào)到pH4-10左右；
④過濾、洗滌  
⑤沉淀中不斷加入2.0mol/L硫酸至恰好溶解；
⑥蒸發(fā)濃縮；
⑦冷卻結(jié)晶； 
⑧過濾、洗滌、干燥．

Answer 1

分析 I．（1）根據(jù)相似相溶原理知，有機溶質(zhì)易溶于有機溶劑；
（2）溴化鋁易水解生成氫氧化鋁和HBr；
（3）如果溴過量，溴易混入溴化鋁中；
（4）鋁和溴反應(yīng)生成溴化鋁，根據(jù)反應(yīng)物、生成物書寫方程式；
（5）當(dāng)5的管中回流液呈無色或燒瓶6中物質(zhì)呈無色，說明可以停止回流；
（6）將溴化鋁蒸汽導(dǎo)入裝置2中并冷凝得到溴化鋁；
II．（7）③根據(jù)圖片知，pH在4-10時生成氫氧化鋁沉淀；
⑤向沉淀中加入稀硫酸，至恰好溶解；
⑦從溶液中獲得晶體采用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶的方法．

解答 解：I．（1）鋁箔表面易沾有油脂，根據(jù)相似相溶原理知，有機溶質(zhì)易溶于有機溶劑，所以用四氯化碳除去鋁箔表面的油脂，故答案為：除去鋁箔表面的油脂等有機物；
（2）溴化鋁易水解生成氫氧化鋁和HBr，為防止溴化物在空氣中的水蒸氣中水解，用氮氣將水蒸氣排出，故答案為：排出裝置中含有水蒸氣的空氣；
（3）如果溴過量，溴易混入溴化鋁中，所以為保證液溴完全反應(yīng)，該實驗要保證燒瓶中鋁箔過剩，
故答案為：保證溴完全反應(yīng)，防止溴過量混入溴化鋁中；
（4）鋁和溴反應(yīng)生成溴化鋁，根據(jù)反應(yīng)物、生成物書寫方程式為2Al+3Br₂=2AlBr₃，故答案為：2Al+3Br₂=2AlBr₃；
（5）當(dāng)5的管中回流液呈無色或燒瓶6中物質(zhì)呈無色，說明溴恰好完全反應(yīng)，則可以停止回流，
故答案為：當(dāng)5的管中回流液呈無色或燒瓶6中物質(zhì)呈無色；
（6）步驟5需打開導(dǎo)管口l和4，利用壓強差將溴化鋁蒸汽導(dǎo)入裝置2并冷凝得到溴化鋁，故答案為：將溴化鋁蒸汽導(dǎo)入裝置2中并冷凝得到溴化鋁；
II．（7）③根據(jù)圖片知，pH在4-10時生成氫氧化鋁沉淀，所以該步驟是向溶液中滴加稀硫酸并調(diào)節(jié)溶液pH為4-10，從而得到氫氧化鋁沉淀，
故答案為：濾液用2.0mol/L硫酸在不斷攪拌下調(diào)到pH4-10左右；
⑤該實驗?zāi)康氖侵迫×蛩徜X晶體，所以用得到的氫氧化鋁沉淀制取硫酸鋁溶液，其操作方法是：沉淀中不斷加入2.0mol/L硫酸至恰好溶解，故答案為：沉淀中不斷加入2.0mol/L硫酸至恰好溶解；
⑦從溶液中獲得晶體采用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶的方法，所以該操作為蒸發(fā)濃縮，
故答案為：蒸發(fā)濃縮．

點評 本題考查制備實驗方案設(shè)計，側(cè)重考查學(xué)生制備、操作等基本能力，明確實驗原理是解本題關(guān)鍵，知道每個儀器的作用，很多學(xué)生對于物質(zhì)制備較陌生，為學(xué)習(xí)難點．