Question

13．聚合硫酸铝铁[Al_aFe_b（OH）_m（SO₄）_n•xH₂O]是一种新型高效净水剂，广泛应用于工业污染水的处理．
（1）聚合硫酸铝铁能够净水的原因是聚合硫酸铝铁溶于水电离的Al³⁺、Fe³⁺可以水解形成胶体，具有吸附性．
（2）Al_aFe_b（OH）_m（SO₄）_n•xH₂O中a、b、m、n的代数关系式为3a+3b=m+2n．
（3）为了测定聚合硫酸铝铁的组成，进行如下实验：
步骤一：准确称取8.810g样品溶于150mL 0.100mol•L^-1稀硫酸，恰好完全反应后，加入BaCl₂溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体10.485g；
步骤二：另取相同质量的样品，溶于过量的氢碘酸，以磁力搅拌机搅拌，充分反应后，以0.500mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至浅黄色，滴入几滴淀粉溶液，再滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL．（已知：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆）
①步骤二中使用磁力搅拌器进行搅拌的目的是混匀反应物，确保反应完全．
②通过计算确定聚合硫酸铝铁的化学式（写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）Al³⁺、Fe³⁺水解形成胶体，胶体具有吸附性；
（2）根据化合物中各元素化合价的代数和为0确定这几个字母之间的关系；
（3）①搅拌可以是反应物混合均匀；
②根据消耗的盐酸计算n（OH^-），根据与BaCl₂反应沉淀的沉淀的质量求出n（SO₄^2-），根据与碘离子反应的关系求出n（Fe³⁺），根据电荷守恒计算n（Al³⁺），再根据总质量求出水的质量及物质的量，根据物质的量之比确定化学式．

解答 解：（1）聚合硫酸铝铁[Al_aFe_b（OH）_m（SO₄）_n•xH₂O]在水中能够电离出Al³⁺、Fe³⁺，Al³⁺、Fe³⁺水解形成胶体，胶体具有吸附性，能够吸附水中的悬浮颗粒，从而起到净水的作用；
故答案为：聚合硫酸铝铁溶于水电离的Al³⁺、Fe³⁺可以水解形成胶体，具有吸附性；
（2）Al_aFe_b（OH）_m（SO₄）_n•xH₂O中中各元素化合价的代数和为0，所以3a+3b+（-1）×m+（-2）×2=0，所以得3a+3b=m+2n，
故答案为：3a+3b=m+2n；
（3）①搅拌可以是反应物混合均匀，有利于反应物充分接触，使反应物完全反应；
故答案为：混匀反应物，确保反应完全；
②n（OH^-）=2n（H₂SO₄）=0.15L×0.100 mol•L^-1×2=0.03mol，
n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）-n（H₂SO₄）=$\frac{10.4850g}{233g•mol{\;}^{-1}}$-0.15L×0.100 mol•L^-1=0.03mol，
已知：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，则2Fe³⁺～I₂～2Na₂S₂O₃，
n（Fe³⁺）=n（Na₂S₂O₃）=0.02L×0.500 mol•L^-1=0.01mol，
在Al_aFe_b（OH）_m（SO₄）_n中离子所带电荷守恒，
则n（Al³⁺）=$\frac{1}{3}$×（0.03mol+0.03mol×2-0.01mol×3）=0.02mol
8.810g样品中水的质量：m（H₂O）=8.810g-0.02mol×27g•mol^-1-0.01mol×56 g•mol^-1-0.03mol×17 g•mol^-1-0.03mol×96 g•mol^-1=4.32 g，
则n（H₂O）=$\frac{4.32g}{18g/mol}$=0.24mol，
所以n（Al³⁺）：n（Fe³⁺）：n（OH^-）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=2：1：3：3：24
则硫酸铝铁的化学式为：Al₂Fe（OH）₃（SO₄）₃•24H₂O；
答：聚合硫酸铝铁的化学式为Al₂Fe（OH）₃（SO₄）₃•24H₂O．

点评 本题考查了探究物质的组成、胶体的性质、化合物中化合价的关系等，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力，注意把握物质化学式的确定方法．