Question

【題目】某興趣小組用只含有銅、鋁、鐵的工業廢料來制備硫酸銅和硫酸鋁晶體，實驗流程如下:

請回答：

（1）步驟Ⅰ反應后分離操作可用下圖所示方法，適用該方法分離的沉淀特點是___________________。

（2）寫出步驟Ⅱ中發生反應的離子方程式___________________。寫出步驟Ⅲ中氣體B與O2(足量)通入NaOH溶液中反應的化學方程式___________________。

（3）步驟Ⅳ蒸發濃縮的具體操作是___________________。

（4）下列有關實驗說法正確的是___________________。

A. 步驟Ⅴ為得到較大的硫酸銅晶體顆粒，可采用投入幾粒晶種并加快溶液冷卻速度的方法

B. 步驟Ⅵ過濾用如圖裝置，過濾結束時，為防止倒吸，可先關閉抽氣泵，后打開活塞a

C. 步驟Ⅵ洗滌沉淀時，關小抽氣泵，向布氏漏斗中加冰水沒過沉淀，并用玻璃棒攪拌

D. 步驟Ⅶ調節pH時可加入氧化鋁

（5）為測定實驗所得硫酸鋁晶體的純度，進行以下實驗：

步驟一：取晶體試樣a g溶于20 mL水中，加適量醋酸-醋酸銨緩沖溶液，再加入過量的c1 mol·L-1 EDTA溶液V1 mL，充分反應后稀釋至250mL。

步驟二：取25.00mL上述稀釋液，滴加指示劑，用c2 mol·L-1 ZnCl2溶液滴定過量的EDTA， 達到終點時消耗V2 mL ZnCl2溶液。

已知：M[Al2(SO4)3·18H2O]=666g mol -1，EDTA分別能與Al3+ 或Zn2+ 以物質的量之比1:1進行反應。

根據實驗數據計算該試樣中Al2(SO4)3·18H2O的純度為___________________(用含字母的代數式表示)。計算得出硫酸鋁晶體的純度為112.0%，若本測定實驗操作正確且誤差可忽略，分析純度偏高的主要原因：___________________。

Answer 1

【答案】 沉淀顆粒較大，靜置后容易沉降至容器底部 3Cu+8H+ +2NO3- =3Cu2+ +2NO↑+4H2O 4NO+3O2+4NaOH=4NaN03+2H2O 將溶液轉移至蒸發皿中，小火加熱至溶液表面出現晶膜，停止加熱 D 所得晶體試樣中可能含有Al2(SO4)3（或Al2(SO4)3·18H2O晶體失去部分結晶水或因水解產生堿式硫酸鋁等

【解析】只含有銅、鋁、鐵的工業廢料加硫酸Al、Fe發生反應生成Al3＋、Fe2＋，過濾后濾渣A是銅，溶于硫酸和硝酸的混合物，生成溶液B硫酸銅，氣體B為NO，與O2、NaOH反應4NO+3O2+4NaOH=4NaN03+2H2O生成溶液C，主要成分是NaN03；濾液A含Al3＋、Fe2＋，加H2O2的作用是把Fe2＋氧化為Fe3＋，該氧化劑的優點是不引入雜質，產物對環境物污染，調溶液PH的目的是使Fe3＋形成沉淀，濾渣D是Fe(OH)3．濾液D為Al2（SO4）3，蒸發、冷卻、結晶、過濾可得硫酸鋁晶體。（1）沉淀顆粒較大，靜置后容易沉降至容器底部，可以用傾倒的方法分離。（2步驟Ⅱ中發生反應的離子方程式3Cu+8H+ +2NO3- =3Cu2+ +2NO↑+4H2O 。步驟Ⅲ中氣體B與O2(足量)通入NaOH溶液中反應的化學方程式4NO+3O2+4NaOH=4NaN03+2H2O。（3）步驟Ⅳ蒸發濃縮的具體操作是將溶液轉移至蒸發皿中，小火加熱至溶液表面出現晶膜，停止加熱 。（4）A. 步驟Ⅴ為得到較大的硫酸銅晶體顆粒，可采用投入1粒晶種并控制溶液冷卻速度的方法，讓晶體慢慢長大，故A錯誤；B. 步驟Ⅵ過濾用如圖裝置，過濾結束時，為防止倒吸，可先打開活塞a，后關閉抽氣泵，故B錯誤；C. 步驟Ⅵ洗滌沉淀時，關小抽氣泵，向布氏漏斗中加冰水沒過沉淀，不能用玻璃棒攪拌，故C錯誤；D. 步驟Ⅶ調節pH時可加入氧化鋁，與氫離子作用，促進鐵離子的水解，故D正確；故選D。（5）ag中n(Al)=（mmol，該試樣中Al2(SO4)3·18H2O的純度為M[Al2(SO4)3·18H2O]×n(Al)/2a×100%=666g mol -1×mmol/2a×100%= ；計算得出硫酸鋁晶體的純度為112.0%，若本測定實驗操作正確且誤差可忽略，分析純度偏高的主要原因：所得晶體試樣中可能含有Al2(SO4)3（或Al2(SO4)3·18H2O晶體失去部分結晶水或因水解產生堿式硫酸鋁等。