Question

【題目】高效凈水劑聚合氯化鋁鐵(PAFC)的組成可表示為[AlFe(OH)nCl6－n]m，該物質(zhì)廣泛應(yīng)用于日常生活用水和工業(yè)廢水的處理。

(1)為檢測(cè)PAFC中鋁和鐵元素的含量，采用如圖所示流程進(jìn)行：

回答下列問(wèn)題：

①PAFC中鐵元素的化合價(jià)為__________。

②步驟I中的試劑A是__________ (從氫氧化鈉溶液、氨水中選擇)步驟III中的試劑B是__________。

③步驟II的操作是__________。

(2)某工廠欲以工業(yè)廢料(鐵、鐵和鋁的氧化物)為原料制取PAFC，設(shè)計(jì)如下流程：

①所得酸性溶液中，不能確定是否一定存在的陽(yáng)離子是_________(填序號(hào))。

A.Al3＋ B.Fe2＋ C.Fe3＋ D.H＋

為證明該離子確實(shí)存在，可采用的操作(必須指明所采用的試劑及觀察到的現(xiàn)象)是：_____。

②往酸性溶液中加入試劑X的目的是(用離子方程式表示)___________。

Answer 1

【答案】+3 NaOH溶液 CO2 過(guò)濾 C 取溶液少量于試管中，再滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變血紅色，則存在Fe3+ 2Fe2+ +Cl2＝2Fe3++2Cl－

【解析】

(1)從步驟Ⅱ看，混合物分為沉淀和溶液，則此操作為過(guò)濾；[AlFe(OH)nCl6－n]m中加入足量的A，生成Fe(OH)3和溶液，溶液中加入足量的B轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，則溶液中含有AlO2-，B應(yīng)為CO2氣體，A應(yīng)為NaOH溶液。

(2)廢料中加入過(guò)量稀鹽酸，鐵和鋁的氧化物溶解生成Fe3+、Fe2+、Al3+，Fe3+與Fe反應(yīng)生成Fe2+，若Fe過(guò)量，再與鹽酸反應(yīng)；所得酸性溶液中加入的試劑X應(yīng)具有強(qiáng)氧化性，能將Fe2+全部氧化為Fe3+，再調(diào)節(jié)pH、水解，最后生成PAFC。

(1)①在PAFC中，Al3+、OH-、Cl-與Fex+的化合價(jià)的代數(shù)和為0，則3+x=n+6-n，x=3，則鐵元素的化合價(jià)為+3。答案為：+3；

②步驟I中，加入的試劑A應(yīng)將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，Al3+轉(zhuǎn)化為AlO2-，而氨水不能溶解Al(OH)3，所以試劑A是氫氧化鈉溶液，步驟III中的試劑能將AlO2-轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，且不溶解Al(OH)3，B是CO2。答案為：NaOH溶液；CO2；

③步驟II的操作用于分離固體和溶液，所以是過(guò)濾。答案為：過(guò)濾；

(2)①根據(jù)上面分析，所得酸性溶液中，發(fā)生Fe與Fe3+生成Fe2+的反應(yīng)，所以不能確定是否一定存在的陽(yáng)離子是Fe3+。答案為：C；

為證明Fe3+確實(shí)存在，可采用的操作是：取溶液少量于試管中，再滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變血紅色，則存在Fe3+。答案為：取溶液少量于試管中，再滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變血紅色，則存在Fe3+；

②往酸性溶液中加入的試劑X，可以是氯水，也可以是H2O2等，目的是將Fe2+氧化為Fe3+，與Cl2反應(yīng)的離子方程式為2Fe2+ +Cl2＝2Fe3++2Cl－。答案為：2Fe2+ +Cl2＝2Fe3++2Cl－(其它合理答案也正確)。