Question

兴趣小组的同学在开展“废物利用、减少污染”的活动中，取某工厂合金废料（含铝、铁、铜）进行如下实验：
（1）固体A的成分是    ；在生成偏铝酸钠（NaAlO₂）的同时，还生成了一种可燃性气体，该气体可能是    ．
（2）请写出氢氧化铝沉淀与稀盐酸反应的化学方程式为    ．
（3）操作II的名称是    ，此操作中玻璃棒的作用是    ．
（4）固体B充分灼烧时发生反应的化学方程式为    ．该反应属于    （填基本反应类型）反应．
（5）图中由偏铝酸钠（NaAlO₂）制备三氯化铝溶液有两种途径，你认为合理的制备途径是    （填：“Ⅰ”或“Ⅱ”）．

Answer

铝与氢氧化钠反应在部分教材中没有涉及到，但是本题中转化关系中给与提示生成了NaAlO2，所以该知识就没有难度了．而铜和铁与氢氧化钠不反应．NaAlO2制备氯化铝有两个途径，但是NaAlO2直接和盐酸反应时制得的氯化铝会含有氯化钠杂质，而先将NaAlO2沉淀成氢氧化铝沉淀后过滤洗涤加入稀盐酸，得到的氯化铝就是较为纯净的．至于固体部分的分离，直接从给出的物质结合金属活动性顺序进行判断即可．
【解析】
合金与过量氢氧化钠反应，由于金属与氢氧化钠是否反应很多教材中不会提及，所以本题通过给出NaAlO2，表明只有铝与氢氧化钠反应，且生成了NaAlO2和题目提到的可燃性气体，推测应该是氢气．加入过量的氢氧化钠的目的是让铝完全反应掉．
  NaAlO2和盐酸反应生成氯化铝，由于有剩余的氢氧化钠溶液，所以是氢氧化钠和NaAlO2与盐酸的反应，均是在溶液中进行，导致得到的氯化铝中含有杂质．而NaAlO2和二氧化碳反应得到氢氧化铝沉淀，经过滤、洗涤后，氢氧化铝不再含有盐类杂质，加入适量盐酸后，沉淀溶解，所以得到的氯化铝较为纯净．故途径II更合适．
  合金与过量的氢氧化钠反应后得到的固体是铁和铜的混合物（固体A）．加入足量的稀硫酸后，能与之反应的只有铁，所以生成了硫酸亚铁和氢气（无色气体E），硫酸亚铁进入了滤液，而不反应的铜进入了滤渣（固体B），所以固体B为铜．铜单质经加热灼烧后生成黑色的固体氧化铜（固体C），加入硫酸后得到硫酸铜蓝色溶液（溶液D）．
（1）合金与氢氧化钠反应后生成NaAlO2，说明铁和铜与氢氧化钠不反应，且氢氧化钠是过量的，所以铝不会有剩余．故剩余固体应该是铁和铜．铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠（NaAlO2）的同时，还生成了一种可燃性气体，则该气体一定是氢气．
（2）氢氧化铝是碱，而盐酸是酸，两者发生的反应是酸碱中和反应，生成盐和水．Al（OH）3+3HCl═AlCl3+3H2O
（3）从操作II的结果可以看出，分为滤液和固体，所以应该是固液分离过程，为过滤．过滤操作中，玻璃棒的作用是引流，防止液体发生迸溅．
（4）固体铜在灼烧过程中是与空气中的氧气发生反应生成氧化铜，其对应的方程式为2Cu+O2  2CuO，是两种物质变成一种物质，其反应类型为化合反应．
（5）NaAlO2和盐酸反应生成氯化铝，由于有剩余的氢氧化钠溶液，所以是氢氧化钠和NaAlO2与盐酸的反应，均是在溶液中进行，导致得到的氯化铝中含有杂质．而NaAlO2和二氧化碳反应得到氢氧化铝沉淀，经过滤、洗涤后，氢氧化铝不再含有盐类杂质，加入适量盐酸后，沉淀溶解，所以得到的氯化铝较为纯净．故途径II更合适．
故答案为：（1）铁、铜    氢气；（2）Al（OH）3+3HCl═AlCl3+3H2O；（3）过滤    引流；（4）2Cu+O2  2CuO     化合；（5）Ⅱ