Question

（9分）某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体（FeSO₄·7H₂O）和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如下：试回答下列问题：

（1）器材已有：滤纸、铁架台、铁圈和烧杯，还要补充的玻璃仪器是（填名称）          。

（2）由滤液A制得AlCl₃溶液有途径I和Ⅱ两条，你认为合理的是____________。写出A经途径Ⅱ生成D的离子方程式                               。

（3）从滤液E中硫酸得到绿矾晶体的实验操作是                              。

（4）写出用滤渣F制备CuSO₄溶液的化学方程式（要求节约，环保）                               。

（5）有同学提出可将方案中最初溶解合金的烧碱改用盐酸，重新设计方案，也能制得三种物质，你认为后者的方案是否更合理        ，理由是                       

Answer

（1）漏斗、玻璃棒（1分）；（2）途径Ⅱ（1分）AlO2-+ CO2 +H2O = Al(OH)3↓+ HCO3-（2分）

（3）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（1分）

（4）2Cu+O22CuO，CuO+H2SO4CuSO4+H2O

（或2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O ）2分

（5）后者的方案不合理（1分） ；因为该方案不符合实验方案设计的简约性原则，即操作步骤多、试剂消耗量大、作用时间长（1分）

【解析】

试题分析：（1）过滤操作需要的仪器有滤纸、铁架台、铁圈和烧杯，及玻璃仪器漏斗、玻璃棒；（2）向含有Al、Fe、Cu的合金中加入足量的NaOH溶液，Al发生反应变为NaAlO2溶液，而Fe、Cu不能发生反应，过滤留在滤渣中，而在滤液中含有NaAlO2溶液及过量的NaOH溶液。由滤液A制得AlCl3溶液有途径I和Ⅱ两条，若使用途径I则在制取的溶液中还会混有NaCl，使物质纯度不够；若使用途径Ⅱ首先得到Al(OH)3沉淀，将沉淀过滤、洗涤，再加入适量的HCl溶解，就可以得到纯净的AlCl3溶液，因此合理的是途径Ⅱ；A经途径Ⅱ生成D的离子方程式是AlO2-+ CO2 +H2O = Al(OH)3↓+ HCO3-；（3）将滤渣用足量的稀硫酸溶解，会得到FeSO4溶液，而Cu不能溶解，过滤，再向滤液中加入足量的Fe粉，除去过量的硫酸，再过滤。将溶液蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤，就得到了绿矾。（4）滤渣F的成分是Cu,用滤渣F制备CuSO4节约，环保的方法是：将滤渣洗涤、灼烧，然后用稀硫酸溶解就得到了硫酸铜溶液，反应的化学方程式是2Cu+O22CuO，CuO+H2SO4CuSO4+H2O；（5）有同学提出可将方案中最初溶解合金的烧碱改用盐酸，重新设计方案，向含有Al、Fe、Cu的合金中加入足量的HCl溶液,Al、Fe发生反应产生AlCl3、FeCl2溶液，Cu不能发生反应，由Cu制取CuSO4与方案I相同，向含有HCl、AlCl3、FeCl2溶液中首先加入过量的NaOH，会形成沉淀Fe(OH)3，将沉淀过滤出来，洗涤干净，用适量的硫酸溶解，得到Fe2(SO4)3溶液，在向该溶液中加入适量的还原Fe，发生反应产生FeSO4，再将溶液蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤，就得到了绿矾。向前边的滤液中通入足量的CO2气体，产生Al(OH)3沉淀，把沉淀过滤、洗涤并用盐酸溶解，得到AlCl3溶液。因此也能制得三种物质，但是由于后者的方案不符合实验方案设计的简约性原则，即操作步骤多、试剂消耗量大、作用时间长，因此方案I比较好。后者不甚合理。

考点：考查过滤操作使用的仪器的选择、实验方案的设计与评价的知识。