Question

（10分）为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下左图实验方案，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         ，该操作中除用到烧杯和玻璃棒外，还必须用到的玻璃仪器有          。

（2）溶液A中的离子主要有             ；试剂X是            。

（3）进行步骤Ⅱ时，该小组用如上图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，改进的措施是              。

（4）用固体F制备CuSO₄溶液的化学方程式是2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，这样做的好处是             。

Answer

（10分）（1）过滤 漏斗 （2）Na＋、AlO2-、OH－ 稀硫酸

（3）Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 在装置Ⅰ、Ⅱ之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶

（4）节约原料，防止环境污染。

【解析】

试题分析：（1）分离固体和液体的操作方法为过滤；过滤实验中需要使用漏斗。 （2）合金中只有铝能与氢氧化钠反应，生成偏铝酸钠，所以溶液中有Na＋、AlO2-、OH－；固体B中有铁和铜，分离铁和铜，并为了后面得到硫酸亚铁溶液，所以加入的试剂X为稀硫酸。（3）图制取的二氧化碳中含有氯化氢气体，氢氧化铝可以和氯化氢的溶液即盐酸反应而使沉淀减少，离子方程式为；Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；为了避免固体减少，应该除去二氧化碳中的氯化氢气体，可以在装置Ⅰ、Ⅱ之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。（4）由铜制取硫酸铜，用氧气和硫酸，可以减少硫酸的用量，节约原料，没有有害气体产生，防止环境污染。

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用，金属及其化合物的性质

【名师点睛】物质分离与提纯常用的化学方法：①加热法：混合物中混有某些热稳定性差的物质时，可直接加热，使热稳定性差的物质分解而分离出来。例如：食盐中混有氯化铵、纯碱中混有小苏打等均可直接加热除去杂质。②沉淀法：在混合物中加入某试剂，使其中一种以沉淀形式分离出去的方法。使用该方法一定要注意不能引入新杂质，若使用多种试剂将溶液中不同粒子逐步沉淀时，应注意后加入试剂能将先加入的过量试剂除去，最后加入的试剂不引入新杂质。例如：加入适量BaCl2溶液可除去NaCl中混有的Na2SO4。 ③转化法：利用化学反应将某种物质进行多次转化而分离。例如：分离Fe3+和Al3+时，可加入过量的NaOH溶液，生成Fe(OH)3和NaAlO2，过滤后，分别再加盐酸重新生成Fe3+和Al3+。注意转化过程中尽量减少被分离物质的损失．而且转化后的物质要易恢复为原物质。④酸碱法：被提纯物质不与酸或碱反应，而杂质可与酸或碱发生反应，可用酸或碱作除杂试剂。例如：用盐酸除去 SiO2中的石灰石，用氢氧化钠除去铁粉中的铝粉。⑤氧化还原法：a．对混合物中混有的还原性杂质，可加入适当的氧化剂将杂质氧化为被提纯物质。例如：将氯水滴入混有FeCl2的FeCl3溶液中，除去FeCl2杂质。b．对混合物中混有的氧化性杂质，可加入适当还原剂将杂质还原为被提纯物质。例如：将过量铁粉加入混有FeCl3的FeCl2溶液中，振荡过滤，除去FeCl3 杂质。⑥调节pH法：通过加入试剂来调节溶液的pH，使溶液中某组分沉淀而分离的方法。一般加入相应的难溶或微溶物来调节。例如：在CaCl2溶液中含有FeCl3杂质，由于 Fe3+水解，溶液呈酸性，可采用调节溶液pH的方法将 Fe3+沉淀除去，为此，可向溶液中加氧化钙或氢氧化钙或碳酸钙等。⑦电解法：此法利用电解原理来分离、提纯物质。例如：电解精炼铜，将粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液为含铜离子的溶液，通直流电，在阳极铜及比铜活泼的杂质金属失电子，在阴极只有铜离子得电子析出，从而提纯了铜。