Question

某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体[FeSO₄·7H₂O]和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如下：

回答下列问题：

（1）写出合金与烧碱溶液反应的离子方程式________________________

（2）用滤渣F通过两种途径制取胆矾，与途径③相比，途径④明显具有的两个优点是_________________，____________________

（3）进行途径②时，该小组用如右图所示装置及试剂，将制得的CO₂气体通入滤液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是___________________(用离子方程式表示)；为了避免沉淀D减少，应该在装置I和装置II之间增加一个盛有_________________的洗气瓶

（4）通过途径④制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：加硫酸、加热通氧气、过滤、            、冷却结晶、过滤、自然干燥。其中“加热通氧气”所起的作用为            （用离子方程式表示）

（5）白磷有剧毒，不慎沾到皮肤上，可取少量胆矾配制成CuSO₄溶液冲洗解毒。白磷可与热的CuSO₄溶液反应生成Cu₃P(Cu为 +1价)，与冷溶液则析出Cu，反应方程式分别（均未配平）为：

① P₄ + CuSO₄ + H₂O Cu₃P + H₃PO₄ + H₂SO₄

② P₄ + CuSO₄ + H₂O Cu + H₃PO₄ + H₂SO₄

若上述两反应中被氧化的P₄的物质的量相等，则消耗的CuSO₄的物质的量之比为           

（6）将绿矾加热失去结晶水后的产物FeSO₄，进行如下转化（无关物质已略去）

已知：a、X由两种化合物组成，将X通入品红溶液，溶液褪色；通入BaCl₂溶液，产生白色沉淀。b、Y是红棕色的化合物。

①溶液2中金属阳离子的检验方法是                       

②若经反应I得到16 g固体Y，产生的气体X恰好被0.4 L 1 mol/L NaOH溶液完全吸收，则反应IV中生成FeSO₄的离子方程式是                       

Answer

（1）2Al+2OH－+2H2O===2AlO2─ +3H2↑（3分）；

（2）产生等量胆矾途径④消耗硫酸少（1分）途径④不会产生污染大气的气体（1分）

（3）Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O （2分）饱和NaHCO3溶液（2分）

（4）蒸发浓缩 （2分）2Cu+O2+4H+===2Cu2++2H2O（3分）（5）1:1（2分）

（6）取少量溶液2于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液变红，则证明原溶液中含有Fe3+（2分）

2Fe3++SO32-+H2O＝2Fe2++SO42-+2H+（3分）

【解析】

试题分析：合金和氢氧化钠反应只有铝反应，所以滤液A中含有生成的偏铝酸钠和剩余的氢氧化钠，滤液A通入足量的二氧化碳，生成沉淀为氢氧化铝。滤渣为铁和铜。滤渣B加入足量的稀硫酸，铁溶解，滤液E为硫酸亚铁，滤渣F为铜。（1）铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：2Al+2OH－+2H2O===2AlO2─ +3H2↑；（2）途径④中通入空气，硫酸只表现酸性，所以产生等量胆矾途径④消耗硫酸少而且途径④不会产生污染大气的气体。（3）大理石和浓盐酸反应生成二氧化碳，含有氯化氢，所以二氧化碳中有氯化氢，通入偏铝酸钠中，反应生成的氢氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水，离子方程式为：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；所以除去二氧化碳中的氯化氢，用饱和NaHCO3溶液。（4）要得到硫酸铜晶体，先蒸发浓缩，然后冷却结晶。加热通入氧气可以在酸性条件下铜被氧气氧化，方程式为： 2Cu + O2 + 4H+ = 2Cu2+ + 2H2O。

（5）11P4+60CuSO4+60H2O=20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4，

P4+10CuSO4+16H2O=10Cu+4H3PO4+10H2SO4，

前一个反应中有24摩尔磷被氧化，消耗60摩尔硫酸铜，后一个反应中4摩尔磷被氧化，消耗10摩尔硫酸铜，所以当被氧化的白磷的物质的量相等时，消耗的硫酸铜的物质的量比为1:1。（6）X通入品红中，溶液褪色，说明含有二氧化硫，通入氯化钡溶液，产生白色沉淀，说明含有三氧化硫。硫元素化合价降低，则铁元素化合价升高，所以固体中铁元素为+3价。①铁离子的检验用铁离子与硫氰化钾反应生成红色溶液，操作为取少量溶液2于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液变红，则证明原溶液中含有Fe3+。②经过反应I的得到的16克固体，为氧化铁，为0.1摩尔，产生气体为二氧化硫和三氧化硫，由方程式可知他们都为0.1摩尔，恰好被0.4mol/L的氢氧化钠溶液吸收，则氢氧化钠的物质的量为0.4摩尔，则生成的亚硫酸钠和硫酸钠都为0.1摩尔，则反应IV中为亚硫酸钠和硫酸铁溶液发生的氧化还原反应，方程式为2Fe3+ + SO32-+ H2O ＝2Fe2++SO42-+ 2H+。

考点：金属及其化合物的性质，铁盐和亚铁盐的相互转化

【名师点睛】注意金属中只有铝和氢氧化钠反应，注意偏铝酸钠中通入二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀。掌握铁离子和亚铁离子的性质，铁离子遇到硫氰化钾显红色，而亚铁离子不能。