某工厂有废合金(含有铝、铁、铜)粉末,甲同学探索工业废料的利用,用该废合金粉末制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体和胆矾晶体,其实验方案如下:
试回答下列问题:
(1)所加试剂①、②分别是________、__________。
(2)操作①的名称为_______,所用的仪器除铁架台、铁圈和烧杯,还需要的器材有_____________。
(3)由滤液A制AlCl3溶液有途径Ⅰ和途径Ⅱ两种,你认为合理的是__________,理由________________;
写出A→D反应离子方程式:____________________________。
(4)操作③的名称是_________________。
(5)丙同学提出可将方案中最初溶解合金的试剂①改为盐酸,重新设计方案,也能得到三种物质,你认为后者的方案比原方案是否更合理:_______,理由是_________________。
【答案】(1)NaOH溶液或烧碱溶液(2分);稀硫酸(1分);
(2)过滤(1分)漏斗、玻璃棒、滤纸(2分);
(3)途径Ⅱ(1分);途径Ⅰ制得的AlCl3溶液中含有大量的NaCl,而途径Ⅱ能制得纯净的AlCl3溶液(2分);AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-(2分)
(4)蒸发结晶(2分)
(5)否(1分);后者操作步骤多,消耗试剂量大等(写出其中一条即可)(2分)。
【解析】(1)金属铝和氢氧化钠溶液反应,NaOH溶液或烧碱溶液后金属铝溶解其中生成偏铝酸钠溶液,金属铁和金属铜不与氢氧化钠溶液反应;铁和硫酸反应生成硫酸亚铁而金属铜不能与硫酸发生反应,所以可以通过现加入NaOH溶液,然后过滤;再向反应后的固体中加入稀硫酸就实现三种金属的分离;(2)操作①是固体和液体的分离,用过滤法,所用的仪器有铁架台、铁圈、烧杯外,还需要用漏斗、玻璃棒、滤纸等;(3)滤液A主要成分是偏氯酸钠,偏铝酸钠可以和过量的盐酸反应生成氯化铝和氯化钠的混合物,而向偏铝酸钠中通入足量的二氧化碳,会得到纯净的氢氧化铝沉淀,再用盐酸溶解,所得溶液的成分只有氯化铝;所以途径II好;反应的离子方程式是AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;(4)由氯化亚铁溶液获得绿矾晶体,由于该物质的溶解度较大,受温度的影响变化较大,所以采取的方法是蒸发结晶;(5)第二步涉及氯化亚铁与氯化铝的分离,消耗大量的酸碱介质,所以后面的方案没有前面的合理。