Question

工業(yè)上用含有鋁、鐵、銅的廢棄合金為主要原料制取硫酸鋁溶液、硝酸銅晶體和無水氯化鐵，其生產(chǎn)流程如圖所示．

已知：調(diào)節(jié)適當(dāng)PH范圍可使Fe³⁺沉淀完全而Cu²⁺不會沉淀．請回答下列問題：
（1）寫出向合金中加入KOH溶液后所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（2）在濾液A中直接加入硫酸后所得到的硫酸鋁溶液中除含少量硫酸外，還一定含有的雜質(zhì)是

 

（填化學(xué)式）．
請設(shè)計一個更合理的實(shí)驗(yàn)方案由濾液A制備純凈的硫酸鋁溶液，仿照上圖形式畫出制備流程圖（提示：在箭頭上下方標(biāo)出所用試劑和實(shí)驗(yàn)操作）

 

．
（3）寫出試劑X的名稱

 

．
（4）實(shí)驗(yàn)操作I的順序依次為

 

（選填序號）．
A．蒸餾    B．蒸發(fā)濃縮  C．過濾    D．冷卻結(jié)晶
（5）要制得更純的Cu（NO₃）₂?6H₂O晶體，必須進(jìn)行的操作是

 

（填操作名稱）．
（6）寫出濾渣E與W反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計題

分析：含有鋁、鐵、銅的廢棄合金加入過量氫氧化鉀溶液過濾得到濾渣B為Cu、Fe，濾液為KAlO₂溶液，加入過量硫酸得到硫酸鋁；濾渣B中加入X生成Y和溶液C，Y通入氧氣反應(yīng)生成X，判斷X為HNO₃，Y為NO氣體，溶液C為Fe（NO₃）₃，Cu（NO₃）₂，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子沉淀得到濾渣E為Fe（OH）₃，濾液D通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硝酸銅晶體；濾渣E加入稀鹽酸溶解W，過濾得到濾液F為氯化鐵溶液F，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到氯化鐵晶體；
（1）鋁溶解于氫氧化鉀溶液生成偏鋁酸鉀和氫氣；
（2）加入的氫氧化鉀過量，可能含有稀硫酸、硫酸鈉；濾液A制備純凈的硫酸鋁溶液，先通入足量二氧化碳和偏鋁酸鉀溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到氫氧化鋁沉淀，洗滌后加入稀硫酸恰好使氫氧化鋁沉淀溶解得到硫酸鋁溶液；
（3）流程分析可知X為HNO₃；
（4）操作Ⅰ二等溶質(zhì)晶體，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌；
（5）得到更純凈的晶體需要進(jìn)行重結(jié)晶；
（6）濾渣E為Fe（OH）₃，與W為稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵溶液；

解答： 解：含有鋁、鐵、銅的廢棄合金加入過量氫氧化鉀溶液過濾得到濾渣B為Cu、Fe，濾液為KAlO₂溶液，加入過量硫酸得到硫酸鋁；濾渣B中加入X生成Y和溶液C，Y通入氧氣反應(yīng)生成X，判斷X為HNO₃，Y為NO氣體，溶液C為Fe（NO₃）₃，Cu（NO₃）₂，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子沉淀得到濾渣E為Fe（OH）₃，濾液D通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硝酸銅晶體；濾渣E加入稀鹽酸溶解W，過濾得到濾液F為氯化鐵溶液F，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到氯化鐵晶體；
（1）鋁溶解于氫氧化鉀溶液生成偏鋁酸鉀和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）加入的氫氧化鉀過量，可能含有稀硫酸、硫酸鈉；濾液A制備純凈的硫酸鋁溶液，先通入足量二氧化碳和偏鋁酸鉀溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到氫氧化鋁沉淀，洗滌后加入稀硫酸恰好使氫氧化鋁沉淀溶解得到硫酸鋁溶液，仿照上圖形式畫出制備流程圖為：；
故答案為：K₂SO₄，；
（3）流程分析可知X為HNO₃；
故答案為：HNO₃；
（4）操作Ⅰ二等溶質(zhì)晶體，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌；
故答案為：BDC；
（5）得到更純凈的晶體需要進(jìn)行重結(jié)晶；
故答案為：重結(jié)晶；
（6）濾渣E為Fe（OH）₃，與W為稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe（OH）₃+3HCl=FeCl₃+3H₂O；
故答案為：Fe（OH）₃+3HCl=FeCl₃+3H₂O；

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)分離提純的方法分析，流程理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)基本操作是關(guān)鍵，題目難度中等．