Question

7．一種新型高效凈水劑PAFC--聚合氯化鐵鋁[AlFe （OH）_nC1_（6-n）]_m，n＜5，m＜10．廣泛用于生活用水的凈化和廢水的凈化
（1）為測定PAFC中Al的含量，采用如圖所示流程進(jìn)行．

回答下列問題：
①有關(guān)PAFC的說法正確的是C
A．PAFC中鐵顯+2價(jià)
B．PAFC用于凈化飲用水時(shí)，可以除去水中所有的有害物質(zhì)
C．PAFC用于凈水時(shí)，比用相同量的氯化鋁和氯化鐵對(duì)水的pH改變小
D．PAFC在強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性溶液中都能穩(wěn)定存在
②步驟I中的試劑A是氫氧化鈉溶液．（填“氨水”或“氫氧化鈉溶液”）
③步驟III的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
④實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“灼燒”時(shí)所需的陶瓷儀器有瓷坩堝、泥三角．
⑤溶液2中存在的電荷守恒式為c（H⁺）+c（Na⁺）=c（OH^-）+c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（Cl^-）；
向溶液2中滴加少量NaOH镕液，則$\frac{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$  _變小（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（2）已知C和某一金屬在高溫下發(fā)生反應(yīng)可用于焊接鋼軌，某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行此反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后將所得固體溶于足量的稀硫酸，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，由此該同學(xué)確定該固體混合物中無Fe₂O₃，他的判斷是否正確？說明理由．（可用文字或離子方程式解釋理由）．否，F(xiàn)e+2Fe³⁺=3Fe²⁺．
（3）有資料介紹：溶液中鋁元素以氫氧化物[用Al（OH）₃表示]形式存在的pH范圍是3.8～10．現(xiàn)有A、B兩種均含鋁元素形成的某種離子溶液，其pH分別為1、13，兩溶液等體積混合時(shí)反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+6H₂O+3AlO₂^-=4Al（OH）₃↓．

Answer 1

分析 （1）為檢測PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A為氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液，氯化鈉溶液，過濾后得到氫氧化鐵灼燒得到C為氧化鐵，濾液Ⅰ中通入過量的B為二氧化碳?xì)怏w和偏鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到氫氧化鋁沉淀，灼燒得到D為氧化鋁；
①A、依據(jù)化合物元素化合價(jià)代數(shù)和為0分析計(jì)算；
B、凈化飲用水時(shí)可看做FeCl₃、AlCl₃水解生成的氫氧化鋁、氫氧化鐵膠體具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用，但不能消毒殺菌；
C、它用于凈化水時(shí)對(duì)水的pH的改變，比相同量的AlCl₃和FeCl₃都大；
D、它在強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性溶液中都不能穩(wěn)定存在．
②步驟Ⅰ中的試劑A為氫氧化鈉溶液；
③步驟Ⅲ的反應(yīng)為偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳?xì)怏w生成氫氧化鋁沉淀；
④依據(jù)固體灼燒所需陶瓷儀器為坩堝，泥三角分析；
⑤溶液2為碳酸氫鈉溶液和氯化鈉溶液的混合物，溶液中陰陽離子所帶電荷數(shù)相同，向溶液2中滴加少量NaOH镕液和碳酸氫鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，碳酸根離子濃度增大，碳酸濃度減��；
（2）鋁熱反應(yīng)需要引發(fā)劑引發(fā)高溫反應(yīng)，用少量氯酸鉀和鎂條引發(fā)，點(diǎn)燃鎂條燃燒放熱使氯酸鉀分解生成氧氣助燃產(chǎn)生反應(yīng)引發(fā)所需要的溫度，鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物，將其溶于足量H₂SO₄，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，說明無鐵離子，但不能說明固體中不含氧化鐵，因?yàn)殇X熱反應(yīng)生成鐵，溶解于硫酸中鐵可以還原鐵離子為亞鐵離子分析書寫離子方程式；
（3）依據(jù)鋁離子水解顯酸性，偏鋁酸根離子水解顯堿性，混合后水解相互促進(jìn)生成氫氧化鋁沉淀．

解答 解：（1）為檢測PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A為氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液，氯化鈉溶液；過濾后得到氫氧化鐵灼燒得到C為氧化鐵，濾液Ⅰ中通入過量的B為二氧化碳?xì)怏w和偏鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到氫氧化鋁沉淀，灼燒得到D為氧化鋁；
①A、陰離子總價(jià)態(tài)：6-n+n=6，鋁只有+3價(jià)，所以Fe就是6-3=3，外面的m只是表示這樣一個(gè)分子聚合度，與價(jià)態(tài)無關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B、凈化飲用水時(shí)可看做FeCl₃、AlCl₃水解生成的氫氧化鋁、氫氧化鐵膠體具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用，但不能消毒殺菌，故B錯(cuò)誤；
C、PAFC用于凈水時(shí)，氫氧根離子的存在對(duì)水的電離期待抑制作用，比用相同量的氯化鋁和氯化鐵對(duì)水的pH改變小，故C正確；
D、PAFC是堿式復(fù)鹽，在強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性溶液中都不能穩(wěn)定存在，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C；
②步驟Ⅰ中的試劑A為氫氧化鈉溶液，故答案為：氫氧化鈉溶液；
③步驟Ⅲ的反應(yīng)為偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳?xì)怏w生成氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
④實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“灼燒”是灼燒氫氧化鋁固體，固體灼燒所需陶瓷儀器為坩堝、泥三角，故答案為：瓷坩堝、泥三角；
⑤溶液2為碳酸氫鈉溶液和氯化鈉溶液，溶液中陰陽離子所帶電荷數(shù)相同，溶液中存在電荷守恒為：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（OH^-）+c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（Cl^-），向溶液2中滴加少量NaOH镕液和碳酸氫鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，碳酸根離子濃度增大，碳酸濃度減小，$\frac{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$比值減��；
故答案為：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（OH^-）+c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（Cl^-）；變��；
（2）由于Al、Fe以及Fe₂O₃的物質(zhì)的量關(guān)系無法確定，則不能確定溶液中Fe元素的存在形成是否有Fe³⁺，所得酸性溶液中，不能確定是否一定存在的陽離子為Fe³⁺；鋁熱反應(yīng)需要引發(fā)劑引發(fā)高溫反應(yīng)，用少量氯酸鉀和鎂條引發(fā)，點(diǎn)燃鎂條燃燒放熱使氯酸鉀分解生成氧氣助燃產(chǎn)生反應(yīng)引發(fā)所需要的溫度發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物，將其溶于足量H₂SO₄，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，說明無鐵離子，但不能說明固體中不含氧化鐵，因?yàn)殇X熱反應(yīng)生成鐵溶解于硫酸中鐵可以還原鐵離子為亞鐵離子，離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，F(xiàn)e+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應(yīng)結(jié)束后將所得固體溶于足量的稀硫酸，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，不能確定該固體混合物中無Fe₂O₃；
故答案為：否；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（3）A、B兩種均含鋁元素形成的某種離子溶液，其pH分別為1、13，說明溶液呈酸性是因?yàn)锳l³⁺水解，溶液呈堿性為NaAlO₂溶液水解顯堿性；混合后水解相互促進(jìn)反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀；反應(yīng)的離子方程式為：Al³⁺+6H₂O+3AlO₂^-=4Al（OH）₃↓，
故答案為：Al³⁺+6H₂O+3AlO₂^-=4Al（OH）₃↓．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鋁及其化合物性質(zhì)的分析應(yīng)用，主要是過程分析判斷，電解質(zhì)溶液中離子性質(zhì)和電荷守恒，實(shí)驗(yàn)基本操作的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．