Question

為探索工業廢料的再利用，某化學興趣小組設計了如下實驗流程，用含有鋁、鐵和銅的合金廢料制取氯化鋁、綠礬晶體(FeSO₄·7H₂O)和膽礬晶體。

請回答：
（1）寫出步驟Ⅰ反應的離子方程式：                         。
（2）試劑X是      。步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需進行的實驗操作是       。
（3）進行步驟Ⅱ時，該小組用如圖所示裝置及試劑制取CO₂并將制得的氣體通入溶液A中。一段時間后，觀察到燒杯中產生的白色沉淀會逐漸減少。為了避免固體C減少，可采取的改進措施是             。

（4）用固體F制備CuSO₄溶液，可設計以下三種途徑：

寫出途徑①中反應的離子方程式                               ，請選出你認為的最佳途徑并說明選擇的理由                              。

Answer 1

（1）2Al+2OH^—+2H₂O=2AlO₂^－+3H₂↑（2分）
（2）稀硫酸或H₂SO₄（2分）  過濾（2分）
（3）在裝置Ⅰ、Ⅱ之間增加一個盛有飽和NaHCO₃溶液的洗氣瓶(合理答案即給分)（2分）
（4）3Cu+2NO₃^－+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O（2分）  途徑②最佳，理由是原料利用率高，環境污染小（2分，結論1分，理由1分）

試題分析：（1）鋁、鐵、銅中鋁與氫氧化鈉反應，產生偏氯酸鈉和氫氣；（2）步驟Ⅲ分離銅、鐵，且生成綠礬（硫酸亞鐵），故x為稀硫酸；固液分離用過濾；（3）由于濃鹽酸易揮發，制備的二氧化碳中含有HCl氣體，導致生成的氫氧化鋁溶解；為了避免固體減少，可采取的除去HCl氣體的方法，在裝置Ⅰ、Ⅱ之間增加一個盛有飽和NaHCO₃溶液的洗氣瓶；（4）途徑①③產生NO、SO₂污染性氣體，途徑②最佳，理由是原料利用率高，環境污染小。