Question

(12 分）为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用含有铝、铁和铜的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO₄·7H₂O)和胆矾晶体。

请回答：

（1）写出步骤Ⅰ反应的离子方程式：         。

（2）试剂X是       。步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是        。

（3）进行步骤Ⅱ时，该小组用如图所示装置及试剂制取CO₂并将制得的气体通入溶液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为了避免固体C减少，可采取的改进措施是       。

（4）用固体F制备CuSO₄溶液，可设计以下三种途径：

写出途径①中反应的离子方程式         ，请选出你认为的最佳途径并说明选择的理由           。

Answer

（1）2Al+2OH—+2H2O=2AlO2－+3H2↑（2分）

（2）稀硫酸或H2SO4（2分） 过滤（2分）

（3）在装置a、b之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶(合理答案即给分)（2分）

（4）3Cu+2NO3－+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O（2分）

途径②最佳，理由是原料利用率高，环境污染小（2分，结论1分，理由1分）

【解析】

试题分析：（1）合金中只有铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：2Al+2OH—+2H2O=2AlO2－+3H2↑；（2）固体B为铁和铜，加入试剂X是铁溶解后制取硫酸亚铁，铜不反应，所以选择稀硫酸或H2SO4；因为是分离固体和液体，进行的实验操作为过滤。（3）因为用盐酸和大理石制备的二氧化碳中混合有氯化氢气体，带入偏铝酸钠溶液中会使氢氧化铝沉淀溶解，所以需要在二氧化碳通入溶液A之前除去氯化氢，所以在装置a、b之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。（4）途径①是铜在酸性条件下被硝酸根氧化成铜离子，离子方程式为：3Cu+2NO3－+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；途径②为铜在酸性条件下被氧气氧化生成硫酸铜和水，途径③铜和浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫和水，所以 途径②最佳，理由是原料利用率高，环境污染小。

考点：金属的性质，实验方案的设计和评价