Question

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无水氯化铝、绿矾晶体(FeSO₄•7H₂O)和胆矾晶体。

请回答：

【制备无水氯化铝】

（1）步骤Ⅰ进行的实验操作所需要的玻璃仪器是                               ；

（2）步骤Ⅱ生成固体C的离子方程式是                               ；

（3）进行步骤Ⅱ时，该小组用如下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）由AlCl₃溶液制备无水AlCl₃的实验过程如下：

①由AlCl₃溶液制备氯化铝晶体（AlCl₃•6H₂O）涉及的操作为：                  、冷却结晶、过滤、洗涤；

②将AlCl₃•6H₂O溶于浓硫酸进行蒸馏，可以得到一定量的无水AlCl₃，此原理是利用浓硫酸下列性质中的                （填字母）。

a．氧化性  b．吸水性  c．难挥发性  d．脱水性

【制备胆矾晶体】

（5）用固体F制备CuSO₄溶液，可设计以下三种途径，你认为的最佳途径为          。（填序号）

【测定FeSO₄•7H₂O含量】

（6）称取制得的绿矾样品10.0 g，溶于适量的稀硫酸中，配成100 mL溶液，准确量取25.00 mL该液体于锥形瓶中，再用0.1000 mol/L KMnO₄标准溶液滴定。用同样的方法滴定3次，平均消耗15.00 mL标准液，则样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数为                。（已知Mr(FeSO₄·7H₂O)=278）

Answer

（1）漏斗、烧杯、玻璃棒（2）AlO2－+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3－

（3）在装置a、b之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶(合理即可) （4）①蒸发浓缩

②b c（5）②（6）83.4%

【解析】

试题分析：铝、铁和铜的合金中只有金属铝可以和氢氧化钠之间反应生成溶液A偏铝酸钠，固体B是金属铁和金属铜，A中通入过量的二氧化碳可以得到氢氧化铝沉淀C和碳酸氢钠溶液D，金属铁可以和硫酸之间发生反应生成硫酸亚铁和氢气，但是金属铜和稀硫酸之间不反应，硫酸亚铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶可以获得绿矾晶体，金属铜可以获得胆矾晶体。

（1）步骤Ⅰ进行的实验操作是过滤，所需要的玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒；

（2）根据以上分析可知步骤Ⅱ生成固体C的离子方程式是AlO2－+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3－。

（3）进行步骤Ⅱ时，该小组用如图2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，其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的氯化氢气体，氯化氢在水中溶解了部分沉淀氢氧化铝，发生的反应为Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O，为了避免固体C减少，可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去氯化氢的装置，二氧化碳在饱和碳酸氢钠中不溶，氯化氢和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体，所以可在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶，除去二氧化碳中的氯化氢；

（4）①由AlCl3溶液制备氯化铝晶体（AlCl3•6H2O）涉及的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；

②浓硫酸具有吸水性和难挥发性，因此将AlCl3•6H2O溶于浓硫酸进行蒸馏，可以得到一定量的无水AlCl3。

（5）金属铜可以和硝酸之间反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，即3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O，铜不能和稀硫酸反应，但是当加热并通入空气之后，铜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。

（6）根据电子得失守恒可知样品中FeSO4•7H2O的质量分数为

×100%＝83.4%。

考点：考查物质制备方案的设计的相关知识