Question

高效净水剂聚合氯化铝铁（PAFC）的组成可表示为[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m，该物质广泛应用于日常生活用水和工业废水的处理．
（1）为检测PAFC中Al和Fe含量，采用如图所示流程进行．
回答下列问题：
①PAFC中铁元素的化合价为

 

．
②步骤I中的试剂A是

 

（填“氨水”或“氢氧化钠溶液”）．
③步骤Ⅲ的离子方程式为

 

．
（2）某工厂欲以工业废料（金属铝、铁及其氧化物）为原料制取PAFC，设计如下流程：

①所得酸性溶液中，不能确定是否一定存在的阳离子是

 

A、Al³⁺             B、Fe²⁺             C、Fe³⁺              D、H⁺
为证明该离子确实存在，可采用的操作（必须指明所采用的试剂及观察到的现象）是

 

．
②往酸性溶液中加入试剂X的目的是

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）为检测PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A为氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液过滤后得到氢氧化铁灼烧得到氧化铁，滤液中通入过量二氧化碳气体分压生成氢氧化铝沉淀，灼烧得到氧化铝；
①依据元素化合价代数和为0计算铁元素化合价；
②步骤Ⅰ中的试剂A为氢氧化钠溶液；
③步骤Ⅲ的反应为偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀；
（2）废料中加入过量稀盐酸，充分反应后得到甲溶液，甲溶液中含有AlCl₃，由于Al、Fe以及Fe₂O₃的物质的量关系无法确定，则不能确定溶液中Fe元素的存在形成，不能确定是否存在Fe³⁺，加入X应为氧化剂，可将Fe²⁺生成Fe³⁺，加入NaOH溶液后，调节溶液pH，可生成目标物，以此解答该题．

解答： 解：（1）为检测PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A为氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液过滤后得到氢氧化铁灼烧得到氧化铁，滤液中通入过量二氧化碳气体分压生成氢氧化铝沉淀，灼烧得到氧化铝；
①设铁化合价是x，聚合氯化铝铁可表示为[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m，由此合物内化合价和为0得：3+x-n-（6-n）=0；
x=3，所以PAFC中铁元素的化合价为+3；
故答案为：+3；
②步骤Ⅰ中的试剂A为氢氧化钠溶液，故答案为：氢氧化钠溶液；
③步骤Ⅲ的反应为偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（2）①由于Al、Fe以及Fe₂O₃的物质的量关系无法确定，则不能确定溶液中Fe元素的存在形成是否有Fe³⁺，所得酸性溶液中，不能确定是否一定存在的阳离子为Fe³⁺，为证明该离子确实存在，取少量溶液加入KSCN溶液后溶液溶液呈血红色，证明含有Fe³⁺；
故答案为：C；取少量溶液加入KSCN溶液后溶液溶液呈血红色；
②因[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m中Fe为+3价，可起到净水剂的作用，则加入X应为氧化剂，可将Fe²⁺生成Fe³⁺，故答案为：将Fe²⁺生成Fe³⁺．

点评：本题考查了我正在吃的实验探究，物质分离的方法和实验步骤分析判断，主要是物质性质的理解应用，掌握流程分析方法和物质性质是解题关键，题目难度中等．