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中铝和铁元素的含量，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

 

（从“氢氧化钠溶液”、“氨水”中选择）
步骤Ⅲ中的试剂B是

 

．
③步骤Ⅱ的操作是

 

，用到的主要玻璃仪器

 

．
（2）某工厂欲以工业废料（铁、铁和铝的氧化物）为原料制取PAFC，设计如下流程：
废料（Fe、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃）

过量稀盐酸

酸性溶液

试剂X

HCl(或NaOH)

调节pH

水解

聚合

PAEC
①在废料中加入过量稀盐酸，发生多个离子反应，请在空白处补全离子方程式：
FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O  Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O  Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O

 

②所得酸性溶液中，不能确定是否一定存在的阳离子是

 

（填序号）．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

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；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；
③实现固体和液体的分离采用过滤的方法，根据过滤实验的一起来回答．
（2）①根据物质的性质结合发生的反应来回答；
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⁺．

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，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：氢氧化钠溶液；CO₂；
③步骤Ⅱ是实现固体和液体的分离，采用过滤的方法，用到的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗，
故答案为：过滤；烧杯、玻璃棒、漏斗；
（2）①在废料中加入过量稀盐酸，其中的反应有：FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，故答案为：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺；
②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⁺，
故答案为：Fe³⁺．

点评：本题考查了物质的分离提纯的实验探究知识，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．