Question

(12分)聚合氯化铁铝(简称PAFC)，其化学通式为[Fe_xAl_y(OH)_aCl_b·zH₂O]_m。某同学为测定其组成，进行如下实验：

①准确称取4.505 0 g样品，溶于水，加入足量的稀氨水，过滤，将滤渣灼烧至质量不再变化，得到2.330 0 g固体。

②另准确称取等质量样品溶于水，在溶液中加入适量Zn粉和稀硫酸，将Fe^3＋完全还原为Fe^2＋。用0.100 0 mol·L^－1标准KMnO₄溶液滴定Fe^2＋，消耗标准溶液的体积为20.00 mL。

③另准确称取等质量样品，用硝酸溶解后，加入足量AgNO₃溶液，得到4.305 0 g白色沉淀。

（1）若滴定管在使用前未用KMnO₄标准溶液润洗，测得的Al^3＋含量将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

（2）实验室检验Fe^3＋常用的方法是__________________。

（3）通过计算确定PAFC的化学式(写出计算过程；m为聚合度，不必求出)。

Answer

（1）偏低(2分)

（2）取试样少许，向其中滴加少量KSCN溶液，若溶液变为(血)红色，证明溶液中含有Fe3＋(2分)

（3）n(Fe3＋)＝n(Fe2＋)＝5×n(MnO4－)＝0.1 mol·L－1×0.02 L×5＝0.01 mol(1分)

m(Fe2O3)＝0.01 mol×1/2×160 g·mol－1＝0.8 g

n(Al3＋)＝2n(Al2O3)＝2×＝0.03 mol(1分)

n(Cl－)＝n(AgCl)＝＝0.03 mol(1分)

根据电荷守恒：3n(Fe3＋)＋3n(Al3＋)＝n(Cl－)＋n(OH－)

n(OH－)＝3×0.01 mol＋3×0.03 mol－0.03 mol＝0.09 mol(2分)

n(H2O)＝＝

＝0.03 mol(2分)

即n(Fe3＋)：n(Al3＋)：n(OH－)：n(Cl－)：n(H2O)＝1：3：9：3：3

则PAFC的化学式为[FeAl3(OH)9Cl3·3H2O]m或FeAl3(OH)9Cl3·3H2O(1分)

【解析】

试题分析：（1）若滴定管在使用前未用KMnO4标准溶液润洗，则高锰酸钾溶液的浓度降低，因此滴定亚铁离子消耗溶液的体积增加，则导致铁的含量增大，因此测得的Al3＋含量将偏低。

（2）铁离子与KSCN溶液反应，因此实验室检验Fe3＋常用的方法是取试样少许，向其中滴加少量KSCN溶液，若溶液变为(血)红色，证明溶液中含有Fe3＋。

（3）n(Fe3＋)＝n(Fe2＋)＝5×n(MnO4－)＝0.1 mol·L－1×0.02 L×5＝0.01 mol

m(Fe2O3)＝0.01 mol×1/2×160 g·mol－1＝0.8 g

n(Al3＋)＝2n(Al2O3)＝2×＝0.03 mol

n(Cl－)＝n(AgCl)＝＝0.03 mol

根据电荷守恒：3n(Fe3＋)＋3n(Al3＋)＝n(Cl－)＋n(OH－)

n(OH－)＝3×0.01 mol＋3×0.03 mol－0.03 mol＝0.09 mol(2分)

n(H2O)＝＝

＝0.03 mol

即n(Fe3＋)：n(Al3＋)：n(OH－)：n(Cl－)：n(H2O)＝1：3：9：3：3

则PAFC的化学式为[FeAl3(OH)9Cl3·3H2O]m或FeAl3(OH)9Cl3·3H2O

考点：考查物质化学式测定实验方案设计与计算