Question

某学校化学兴趣小组为探索金属回收物的综合利用，专门设计实验用含有铝、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(CuSO₄·5H₂O)，其实验方案如下：

请回答下列问题：

(1)操作I的名称______。

(2)写出滤液A到生成滤液C的离子方程式为_____。

(3)小组成员经过检测，发现制得的绿矾不纯。经分析原因:要想由沉淀I最终制得纯度较高的绿矾，改进方法为____。

(4)小组成员从资料中获知H₂O₂是一种绿色氧化剂，在滤渣B中加入稀硫酸和H₂O₂可以使B溶解，则该反应的化学方程式为___。

(5)有同学提出可将方案中最初溶解合金的盐酸改为烧碱溶液，重新设计方案，也能最终制得三种物质，老师认为后者方案相对于前者方案更合理，其理由是____。

Answer

过滤 Al3++4OH-= + 2H2O 向溶液D中加入足量铁粉，将反应过程中氧化的部分三价铁全转化成了二价铁，反应后过滤，取滤液蒸发浓缩、冷却结晶即可得绿矾 Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O 因为前一种方案操作步骤多、时间长、消耗试剂量过大

【解析】

合金铝、铁、铜加入足量盐酸溶解后过滤，得到滤液A为氯化铝、氯化亚铁，加入足量氢氧化钠溶液过滤得到滤液C为偏铝酸钠溶液，加入适量盐酸过滤得到氢氧化铝沉淀，加入盐酸过量，沉淀溶解生成氯化铝溶液；沉淀Ⅰ为氢氧化亚铁，加入硫酸生成硫酸亚铁溶液D蒸发结晶得到绿矾晶体，由此解答。

(1)经操作I得到滤液A和滤渣B，故该过程为：过滤；

(2)滤液A到生成滤液C的离子方程式为：Al3++4OH-=+ 2H2O；

(3)发现制得的绿矾不纯，是因为亚铁离子被氧化为铁离子，要想由沉淀I最终制得纯度较高的绿矾，需要向D溶液中加入过量铁粉还原铁离子为亚铁离子，过滤得到溶液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到绿矾晶体；

故答案为：向溶液D中加入足量铁粉，将反应过程中氧化的部分三价铁全转化成了二价铁，反应后过滤，取滤液蒸发浓缩、冷却结晶即可得绿矾；

(4)铜与浓硫酸反应生成有毒有污染的二氧化硫气体，若铜先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，该过程原料利用率高，所以途径②最佳，Cu中加入稀硫酸和H2O2可以制备胆矾晶体,反应方程式为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；

(5)在实验原方案中，需要的是适量的酸，且步骤繁琐，这很难控制，改用烧碱，只有铝与强碱反应，首先分离出来铝；然后加入硫酸，只有铁与硫酸反应，从而分离出铁；最后得铜，从而制备出含有铜的化合物，故比较合理；

故答案为：因为前一种方案操作步骤多、时间长、消耗试剂量过大。