Question

（15分）某化學興趣小組用含有鋁、鐵、銅的合金制取純凈的氯化鋁溶液、綠礬晶體和膽礬晶體，以探索工業廢料的再利用。其實驗方案如下：

請回答下列問題:
（1）由濾液A制得AlCl₃溶液有途徑Ⅰ和Ⅱ兩條，你認為合理的是           ，理由是:
                                                                     。
（2）從濾液E中得到綠礬晶體的實驗操作是                                 。
（3）請用一個總反應式表示由濾渣F制備膽礬晶體過程中發生的變化:        
                                                                       。
（4）有同學提出可將方案中最初溶解合金的燒堿改用鹽酸，重新設計方案，也能制得三種物質，你認為后者的方案是否更合理         ，理由是                           
                                                                       。

Answer 1

（1）途徑Ⅱ更合理；因為濾液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；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）蒸發濃縮、冷卻結晶、洗滌、干燥（3）2Cu + O₂ + 2H₂SO₄+8H₂O2CuSO₄·5H₂O （4）后者的方案不合理   因為該方案不符合實驗方案設計的簡約性原則，即操作步驟多、消耗試劑量更大、時間長。

試題分析：（1）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，故答案為：Ⅱ；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；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；（2）將混合液來制備綠礬時應先將溶液加熱濃縮、然后冷卻結晶，洗滌干燥后即可得到綠礬，故答案為：蒸發濃縮、冷卻結晶、洗滌、干燥。（3）由礦渣制備膽礬，故礦渣為銅。銅不能和稀硫酸反應，鐵可以和硫酸反應，所以濾渣F是金屬銅，Cu中加入稀硫酸可以制備膽礬晶體，反應方程式為：2Cu+2H₂SO₄+8H₂O+O₂=2CuSO₄?5H₂O，（4）在實驗方案一中，酸的量的控制上沒有過高的要求，只需過量即可，但是方案二中，需要的是適量的酸，這很難控，故答案為：不合理；因為該方案操作步驟多、時間長，消耗試劑量大。