Question

某化學(xué)興趣小組用含有鋁、鐵、銅的合金制取純凈的氯化鋁溶液、綠礬晶體和膽礬晶體，以探索工業(yè)廢料的再利用．其實(shí)驗(yàn)方案如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）由濾液A制得AlCl₃溶液有途徑Ⅰ和Ⅱ兩條，你認(rèn)為合理的是

 

，理由是：

 

．
（2）從濾液E中得到綠礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作是

 

．
（3）請(qǐng)用一個(gè)總反應(yīng)式表示由濾渣F制備膽礬晶體過(guò)程中發(fā)生的變化：

 

．
（4）．有同學(xué)提出可將方案中最初溶解合金的燒堿改用鹽酸，重新設(shè)計(jì)方案，也能制得三種物質(zhì)，你認(rèn)為后者的方案是否更合理

 

，理由是

 

．

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,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：鋁、鐵、銅的合金中加入足量燒堿溶液，只有鋁與其反應(yīng)而溶解，過(guò)濾后得濾渣B的成分為鐵和銅，濾液A為偏鋁酸鈉溶液；濾液A生成氯化鋁溶液的途徑Ⅰ發(fā)生反應(yīng)：NaAlO₂+4HCl=AlCl₃↓+NaCl+2H₂O；而途徑Ⅱ通入足量的二氧化碳反應(yīng)后過(guò)濾能得到純凈的氫氧化鋁，氫氧化鋁與鹽酸反應(yīng)能制得AlCl₃溶液；濾渣B中只有鐵和稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)后經(jīng)過(guò)濾得濾渣為銅，再由銅制取膽礬，濾液為硫酸亞鐵溶液，然后由溶液制取晶體．
（1）途徑Ⅰ會(huì)引入氯化鈉雜質(zhì)；而途徑Ⅱ能制得純凈的AlCl₃溶液；
（2）由溶液制取晶體，需經(jīng)過(guò)加熱濃縮，冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌、干燥；
（3）銅和氧氣和酸反應(yīng)生成硫酸銅和水；
（4）將方案中最初溶解合金的燒堿改為鹽酸，后者操作步驟多，消耗的試劑量更多，時(shí)間長(zhǎng)．

解答： 解：鋁、鐵、銅的合金中加入足量燒堿溶液，只有鋁與其反應(yīng)而溶解，過(guò)濾后得濾渣B的成分為鐵和銅，濾液A為偏鋁酸鈉溶液；濾液A生成氯化鋁溶液的途徑Ⅰ發(fā)生反應(yīng)：NaAlO₂+4HCl=AlCl₃↓+NaCl+2H₂O；而途徑Ⅱ通入足量的二氧化碳反應(yīng)后過(guò)濾能得到純凈的氫氧化鋁，氫氧化鋁與鹽酸反應(yīng)能制得AlCl₃溶液；濾渣B中只有鐵和稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)后經(jīng)過(guò)濾得濾渣為銅，再由銅制取膽礬，濾液為硫酸亞鐵溶液，然后由溶液制取晶體．
（1）途徑Ⅰ發(fā)生反應(yīng)：NaAlO₂+4HCl=AlCl₃↓+NaCl+2H₂O，會(huì)引入鹽酸，氯化鈉雜質(zhì)；而途徑Ⅱ通入足量的二氧化碳后過(guò)濾能得到氫氧化鋁，與鹽酸反應(yīng)能制得AlCl₃溶液，則途徑Ⅱ更合理；
故答案為：途徑Ⅱ更合理；因?yàn)闉V液A是NaAlO₂溶液，按途徑I直接向A加入鹽酸得到的AlCl₃溶液中含有大量的NaCl雜質(zhì)；按途徑II，通入c（CO₂）氣體，得D[Al（OH）₃]沉淀，將Al（OH）₃溶解于鹽酸中得到的是純凈的AlCl₃溶液．所以途徑II更合理；
（2）由硫酸亞鐵溶液制取晶體，需經(jīng)過(guò)加熱濃縮，冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌、干燥才可得到，故答案為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，洗滌干燥；
（3）銅和氧氣和酸反應(yīng)生成硫酸銅和水：2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O，故答案為：2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O；
（4）將方案中最初溶解合金的燒堿改為鹽酸，鐵、鋁與鹽酸都反應(yīng)，應(yīng)加入過(guò)量的氫氧化鈉分離二者，消耗的試劑量更多，且操作復(fù)雜，不如原實(shí)驗(yàn)方案合理，
故答案為：后者的方案不合理；因?yàn)樵摲桨覆环�合�?shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)約性原則，即操作步驟多、消耗試劑量更大、時(shí)間長(zhǎng)．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了從工業(yè)廢料中制取純凈物，注意從框圖轉(zhuǎn)化中找出有用信息，利用有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行解答，難度中等．