Question

【题目】聚合硫酸铁、明矾可用作净水剂。某课题组拟以废弃的铝铁合金为原料制备聚合硫酸铁和明矾，设计化工流程如下：

(1)聚合硫酸铁能溶于水，微溶于乙醇，其化学式可表示为[Fe2(OH)x(SO4)y]n。

①在聚合硫酸铁中，x、y之间的关系是_______。试剂X中溶质的化学式为________。

②上述流程图中的“氧化”设计存在缺陷，请提出改进意见；____________________为了降低聚合硫酸铁的溶解度，在浓缩过程中加入适量的溶剂是________(填结构简式)。

③加入试剂Y的目的是为了调节溶液的PH，若Y为氧化物，写出调节PH的离子方程式：________；溶液的pH对[Fe2(OH)x(SO4)y]n中x的值有较大影响(如图A所示)，试分析pH过小(pH≤3.0)导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因：________。

(2)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O。图B为明矾的溶解度随温度变化的曲线，由滤液Ⅰ制备明矾晶体的流程如下(供选用的试剂：废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精)：

①试剂1是____；操作1的名称是________。

②结晶措施是________。

Answer 1

【答案】x+2y=6 KOH 将稀硝酸改为双氧水或通入氧气 CH3CH2OH Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O 抑制Fe3+水解 废弃过滤的铝铁合金 蒸发浓缩 冷却或冷却热饱和溶液

【解析】

(1) ①根据化合物中化合价代数和为0分析，有关系式为：x+2y=6。废弃的铝铁合金加入试剂X将铁和铝元素分离，且最后得到明矾，说明加入试剂中含有钾元素，且为碱性，所以试剂X为KOH。② 因为最后得到的物质中不含硝酸根离子,且硝酸反应后会生成有毒气体——氮的氧化物，所以应将稀硝酸改为双氧水或通入氧气。因为聚合硫酸铁能溶于水，微溶于乙醇，为了降低聚合硫酸铁的溶解度，所以在浓缩过程中加入适量的CH3CH2OH。③加入一种氧化剂调节溶液的pH且不引入杂质，则加入氧化铁，离子方程式为：Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O。因为铁离子水解显酸性，pH小会抑制Fe3+水解，使x变小。 (2) 滤液Ⅰ含有氢氧化钾和偏铝酸根离子，所以加入废弃过滤的铝铁合金再次溶解金属铝，然后蒸发浓缩得到偏铝酸钾饱和溶液，再加入硫酸反应生成硫酸铝钾，最后冷却或冷却热饱和溶液即可得到明矾晶体。