Question

【題目】某工廠的廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe和Al，此外還含有少量Al2O3和Fe2O3，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，用該工廠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中Al與NaOH溶液反應的離子方程式_________。

(2)試劑X是_______；固體F是______。

(3)在步驟Ⅱ時，用如圖裝置制取CO2并通入溶液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。為避免固體C減少，可在a和b間加一個盛有飽和____溶液的洗氣瓶，其作用是______。

(4)使用FeSO4時，如要防止Fe3+的干擾，可以加入適量鐵粉進行除雜，寫出加入鐵粉后發生反應的離子方程式________。

Answer 1

【答案】2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑ 稀硫酸 銅 NaHCO3 除去CO2中的HCl氣體 2Fe3++Fe=3Fe2+

【解析】

Fe、Cu、Fe2O3都不與NaOH溶液反應，Al和Al2O3可與NaOH溶液反應，用含有Al、Fe、Cu和Al2O3、Fe2O3的廢金屬屑制取AlCl3、綠礬晶體（FeSO47H2O）和膽礬晶體流程為：合金中Al、Al2O3與NaOH反應，所得濾液A為NaAlO2溶液，經途徑Ⅱ與足量CO2發生反應：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-，反應生成Al(OH)3固體C，生成的Al(OH)3再和鹽酸反應生成AlCl3，得到的AlCl3較純凈；溶液D為NaHCO3溶液；濾渣B為Fe、Cu及Fe2O3，為了獲得綠礬，根據元素守恒，加入足量稀硫酸，得到的濾液E為FeSO4，經蒸發濃縮、冷卻結晶可得到綠礬，濾渣F為Cu，可用于制備膽礬，以此解答該題。

(1) 步驟Ⅰ中Al與NaOH溶液反應產生四羥基合鋁酸鈉和氫氣，反應的離子方程式2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑；

(2)固體B是Fe、Cu、Fe2O3的混合物，向其中加入稀硫酸，金屬銅和稀硫酸不反應，但是金屬鐵可以和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵，硫酸鐵與鐵化合成硫酸亞鐵，進而制得綠礬晶體，所以試劑X為稀硫酸，固體F是Cu單質；

(3)進行步驟Ⅱ時，該小組用如圖2所示裝置及試劑將制得的CO2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逐漸減少，其原因是二氧化碳氣體中含有從鹽酸中揮發出的HCl氣體，氯化氫在水中溶解了部分Al(OH)3沉淀，發生的反應為Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，為了避免固體C減少，可在制取二氧化碳的裝置與收集裝置之間增加一個洗去HCl的裝置，同時不溶解CO2，二氧化碳在飽和NaHCO3中難溶，氯化氫和NaHCO3反應生成二氧化碳氣體，所以可在裝置a和b之間增加一個盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，除去二氧化碳中的氯化氫；

故答案為：在裝置a和b之間增加一個盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，除去HCl；

(4) 使用FeSO4時，如要防止Fe3+的干擾，可以加入適量鐵粉進行除雜，這時Fe單質與Fe3+發生氧化還原反應產生Fe2+，該反應的離子方程式為2Fe3++Fe=3Fe2+，從而達到除雜的目的。