为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如图1所示实验方案,用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•

为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如图1所示实验方案,用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体.

请回答:
(1)步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是______.
(2)溶液A中的离子主要有______;试剂X是______.
(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图2所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中.一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是______(用离子方程式表示);为了避免固体C减少,根据如图所示,改进的措施是______.
(4)从环境保护角度考虑,用固体F制备CuSO4溶液的化学方程式是______.
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whf792008 幼苗

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解题思路:(1)固体和液体的分离用过滤法;
(2)根据步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠发生的反应进行解答;
(3)制得的CO2气体中混有氯化氢气体,用饱和的碳酸氢钠除去;
(4)固体F为铜,根据铜、稀硫酸的性质来判断反应的发生,并结合质量守恒定律写出该反应的化学方程式.

(1)步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠,金属铝和氢氧化钠反应,金属铝溶解其中生成偏铝酸钠溶液,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,将它们分离用过滤;步骤Ⅰ过滤得到的滤液成分为偏铝酸钠,步骤Ⅱ中向偏铝酸钠中通入足量的二氧化碳,会得到纯净的氢氧化铝沉淀,溶液中的溶质为碳酸氢钠,将它们分离用过滤;步骤Ⅲ中金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铁和硫酸反应而金属铜不反应将它们分离用过滤,
故答案为:过滤;
(2)步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠,因铝与碱反应生成偏铝酸钠和氢气,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,所以溶液A中的离子主要有AlO2-、Na+、OH-;本实验的目的是用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铁和硫酸反应生成硫酸亚铁而金属铜不反应,可以实现三种金属的分离,所以试剂X是稀硫酸,
故答案为:AlO2-、Na+、OH-;稀硫酸;
(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图2所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中.一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的氯化氢气体,氯化氢在水中溶解了部分沉淀氢氧化铝,发生的反应为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O,为了避免固体C减少,可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去氯化氢的装置,二氧化碳在饱和碳酸氢钠中不溶,氯化氢和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体,所以可在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶,除去二氧化碳中的氯化氢,
故答案为:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O;在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶;
(4)依据流程图可知:固体F为铜,铜不能和稀硫酸反应,但是当加热并通入空气之后,铜和氧气反应生成氧化铜,然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜,不会产生污染大气的气体,硫酸铜溶液是蓝色的,由于各反应物是混合接触在一起的,这两个反应是同时进行的,所以氧化铜没机会单独的存在,故我们可以认为反应物为氧气、铜和硫酸,而生成物为硫酸铜和水,故该反应的化学方程式为2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O,
故答案为:2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O.

点评:
本题考点: 物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用;制备实验方案的设计.

考点点评: 本题是对物质的分离和提纯知识点的考查,注意掌握铝、铁和铜及其化合物的性质是解答本题的关键,题目难度不大.

1年前

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