Question

高效凈水劑聚合氯化鋁鐵（PAFC）的組成可表示為[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m，該物質廣泛應用于日常生活用水和工業(yè)廢水的處理．
（1）為檢測PAFC中Al和Fe含量，采用如圖所示流程進行．
回答下列問題：
①PAFC中鐵元素的化合價為

 

．
②步驟I中的試劑A是

 

（填“氨水”或“氫氧化鈉溶液”）．
③步驟Ⅲ的離子方程式為

 

．
（2）某工廠欲以工業(yè)廢料（金屬鋁、鐵及其氧化物）為原料制取PAFC，設計如下流程：

①所得酸性溶液中，不能確定是否一定存在的陽離子是

 

A、Al³⁺             B、Fe²⁺             C、Fe³⁺              D、H⁺
為證明該離子確實存在，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

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

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生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液過濾后得到氫氧化鐵灼燒得到氧化鐵，濾液中通入過量二氧化碳氣體分壓生成氫氧化鋁沉淀，灼燒得到氧化鋁；
①依據元素化合價代數(shù)和為0計算鐵元素化合價；
②步驟Ⅰ中的試劑A為氫氧化鈉溶液；
③步驟Ⅲ的反應為偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀；
（2）廢料中加入過量稀鹽酸，充分反應后得到甲溶液，甲溶液中含有AlCl₃，由于Al、Fe以及Fe₂O₃的物質的量關系無法確定，則不能確定溶液中Fe元素的存在形成，不能確定是否存在Fe³⁺，加入X應為氧化劑，可將Fe²⁺生成Fe³⁺，加入NaOH溶液后，調節(jié)溶液pH，可生成目標物，以此解答該題．

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生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液過濾后得到氫氧化鐵灼燒得到氧化鐵，濾液中通入過量二氧化碳氣體分壓生成氫氧化鋁沉淀，灼燒得到氧化鋁；
①設鐵化合價是x，聚合氯化鋁鐵可表示為[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m，由此合物內化合價和為0得：3+x-n-（6-n）=0；
x=3，所以PAFC中鐵元素的化合價為+3；
故答案為：+3；
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的反應為偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（2）①由于Al、Fe以及Fe₂O₃的物質的量關系無法確定，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⁺，為證明該離子確實存在，取少量溶液加入KSCN溶液后溶液溶液呈血紅色，證明含有Fe³⁺；
故答案為：C；取少量溶液加入KSCN溶液后溶液溶液呈血紅色；
②因[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m中Fe為+3價，可起到凈水劑的作用，則加入X應為氧化劑，可將Fe²⁺生成Fe³⁺，故答案為：將Fe²⁺生成Fe³⁺．

點評：本題考查了我正在吃的實驗探究，物質分離的方法和實驗步驟分析判斷，主要是物質性質的理解應用，掌握流程分析方法和物質性質是解題關鍵，題目難度中等．