Question

利用废铝箔(主要成分为Al，含少量的Fe、Si等)既可制取有机合成催化剂AlBr₃又可制取净水剂硫酸铝晶体[Al₂(SO₄)₃·18H₂O]。

Ⅰ.实验室制取无色的无水AlBr₃(熔点：97.5 ℃，沸点：263.3～265 ℃)可用如图1所示装置，主要实验步骤如下：

步骤1.将铝箔剪碎，用CCl₄浸泡片刻，干燥，然后投入到烧瓶6中。

步骤2.从导管口7导入氮气，同时打开导管口1和4，一段时间后关闭导管口7和1；导管口4接装有五氧化二磷的干燥管。

步骤3.从滴液漏斗滴入一定量的液溴于烧瓶6中，并保证烧瓶6中铝过剩。

步骤4.加热烧瓶6，回流一定时间。

步骤5.将氮气的流动方向改为从导管口4到导管口1。将装有五氧化二磷的干燥管与导管口1连接，将烧瓶6加热至270 ℃左右，使溴化铝蒸馏进入收集器2。

步骤6.蒸馏完毕时，在继续通入氮气的情况下，将收集器2从3处拆下，并立即封闭3处。

(1)步骤1中，铝箔用CCl₄浸泡的目的是_____________________________________________________。

(2)步骤2中，通氮气的目的是____________________________________________。

(3)步骤3中，该实验要保证烧瓶中铝箔过剩，其目的是____________________________________________。

(4)铝与液溴反应的化学方程式为______________________________。

(5)步骤4依据何种现象判断可以停止回流操作_____________________________。

(6)步骤5需打开导管口1和4，并从4通入N₂的目的是_______________________________________。

Ⅱ.某课外小组的同学拟用废铝箔制取硫酸铝晶体，已知铝的物种类别与溶液pH关系如图2所示，实验中可选用的试剂：处理过的铝箔、2.0 mol·L^－1NaOH溶液、2.0 mol·L^－1硫酸溶液。

(7)由铝箔制备硫酸铝晶体的实验步骤依次为

①称取一定质量的铝箔于烧杯中，逐滴加入2.0 mol·L^－1NaOH溶液，加热至不再产生气泡为止；

②过滤；

③________________________________________________________________________；

④过滤、洗涤；

⑤________________________________________________________________________；

⑥________________________________________________________________________；

⑦冷却结晶；

⑧过滤、洗涤、干燥。

Answer

除去铝箔表面的油脂等有机物 排出装置中含水蒸气的空气 保证液溴完全反应，防止溴过量混入AlBr3中 2Al ＋3Br2===2AlBr3 管5中回流液呈无色(或烧瓶6中物质呈无色) 将AlBr3蒸气导入装置2中并冷凝 滤液用2.0 mol·L－1硫酸在不断搅拌下调到pH＝4左右 沉淀中不断加入2.0 mol·L－1硫酸，至恰好溶解 蒸发浓缩

【解析】考查物质制备的实验分析，物质的分离与提纯。（1）步骤l中，铝箔用CCl4浸泡的目的是除去铝箔表面的油污，油污油污易溶于有机溶剂；（2）步骤2操作中，通氮气的目的是排除含水蒸气的空气，因为该实验的目的是制备无水AlBr3；（3）步骤3中，该实验要保证烧瓶中铝箔过剩，因为溴易挥发，若溴过量，则易混入AlBr3中，造成AlBr3不纯，所以使Al过量，溴消耗完；（4）铝与液溴反应的化学方程式为2Al+3Br22AlBr3；(5)当溴消耗完时，反应停止，此时可以停止回流操作，则5的管中回流液呈无色，或烧瓶6中物质呈无色；（6）因为步骤5的目的是将产品进入收集器2，所以步骤5需打开导管口l和4，并从4通入N2的目的是便于AlBr3蒸汽进入装置2中并冷凝；（7）③根据图2可知，氢氧化铝沉淀的最佳pH在4-10之间，所以处理过的铝箔先与2.0mol•L-1 NaOH溶液反应生成偏铝酸钠的滤液，再加2.0 mol•L-1硫酸不断搅拌下调到pH 4～10左右，使之产生氢氧化铝沉淀；将得到的氢氧化铝沉淀过滤、洗涤后，再向沉淀中不断加入2.0mol/L硫酸，至恰好溶解，此时恰好得到硫酸铝溶液，再蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸铝晶体。