Question

某科研小組用含有鋁、鐵、銅的合金制取純凈的氯化鋁溶液、綠礬晶體和膽礬晶體，其工藝流程如下：

試回答下列問題：
（1）過濾用的器材已有：濾紙、鐵架臺、鐵圈、燒杯和玻璃棒，還要補充的玻璃儀器是

 

．
（2）如何用實驗證明沉淀D已洗滌干凈

 

．
（3）由濾液A制得AlCl₃溶液有途徑I和Ⅱ兩條，你認為合理的是

 

（填寫途徑I或Ⅱ）；請寫出途徑Ⅱ得到沉淀D的離子方程式

 

（氣體C過量）．
（4）從濾液E中得到綠礬晶體的實驗操作是蒸發(fā)濃縮、

 

、過濾．
（5）有成員提出可將方案中最初溶解合金的燒堿改用鹽酸，重新設(shè)計方案，但前者的方案更合理，理由是

 

．
A．后者消耗的酸和堿更多  B．后者難以實現(xiàn)物質(zhì)分離
C．前者制得的產(chǎn)物更純凈  D．前者操作步驟更少，方案簡單．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設(shè)計題

分析：Al、Fe、Cu三種金屬中，加入堿溶液后只有Al溶解，生成NaAlO₂溶液，若在此溶液中加入足量的鹽酸，因鹽酸為強酸，可以溶解生成的氫氧化鋁，則繼續(xù)反應生成AlCl₃溶液，反應離子方程式為：AlO₂^-+4H⁺═Al³⁺+2H₂O，而第二種途徑通入氣體后生成沉淀，與鹽酸反應生成AlCl₃，由此判斷生成的沉淀為氫氧化鋁，則確定通入的氣體在水中生成弱酸，則判斷為CO₂氣體．不溶于堿溶液的金屬Fe和Cu，加入足量稀硫酸后，F(xiàn)e溶解生成硫酸亞鐵溶液，溶液通過蒸發(fā)濃縮后冷卻結(jié)晶可得到綠礬晶體，不溶于酸的銅則可在通入氧氣的條件下與硫酸反應生成膽礬．若三種金屬先與酸反應，則Fe和Al均會消耗酸，另外還有將Fe²⁺與Al³⁺分離，加入過量的堿，因此步驟更多．
（1）依據(jù)過濾實驗基本操作分析所需儀器；
（2）分析流程可知生成氫氧化鋁沉淀表面胡有碳酸氫鈉溶液，可以檢驗是否加酸反應生成氣體判斷；
（3）根據(jù)反應所得產(chǎn)物的組成來選擇合適的制取方案；
（4）從濾液E中得到綠礬晶體的實驗操作是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶過濾洗滌；
（5）依據(jù)酸堿的量對比分析．

解答： 解：（1）過濾用的器材已有：濾紙、鐵架臺、鐵圈、燒杯和玻璃棒，還要補充的玻璃儀器是漏斗，故答案為：漏斗；
（2）分析流程可知生成氫氧化鋁沉淀表面胡有碳酸氫鈉溶液，可以檢驗是否加酸反應生成氣體設(shè)計實驗，取適量最后一次洗滌液于試管，滴加鹽酸，如有氣泡產(chǎn)生就說明沒有洗凈，否則就說明洗凈，
故答案為：取適量最后一次洗滌液于試管，滴加鹽酸，如有氣泡產(chǎn)生就說明沒有洗凈，否則就說明洗凈；
（3）鋁、鐵、銅的合金中只有金屬鋁可以和強堿反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，所以濾液A的成分是偏鋁酸鈉，可以和過量的二氧化碳反應生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，實質(zhì)為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，偏鋁酸鈉和過量的鹽酸反應生成氯化鋁和氯化鈉的混合物，而向偏鋁酸鈉中通入足量的二氧化碳，會得到純凈的氫氧化鋁沉淀，再用鹽酸溶解，所得溶液的成分只有氯化鋁；因為濾液A是偏鋁酸鈉和氫氧化鈉溶液，按途徑I直接向A中加入鹽酸得到的AlCl₃溶液中含有大量的氯化鈉雜質(zhì)；按途徑II通入二氧化碳氣體，得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，
故答案為：Ⅱ；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）將混合液來制備綠礬時應先將溶液加熱濃縮、然后冷卻結(jié)晶，即可得到綠礬，故答案為：冷卻結(jié)晶；
（5）在實驗方案前者，酸的量的控制上沒有過高的要求，只需過量即可，操作步驟更少，方案簡單，但是后者方案，需要的是適量的酸，這很難控，不合理，該方案操作步驟多、時間長，消耗試劑量大，故答案為：AD．

點評：本題是對物質(zhì)的分離和提純知識點的考查，題目難度不是很大，可以根據(jù)所學的知識進行．