Question

铝铁合金可在某些航天器件中替代钛铝合金，大幅度降低成本。如下实验流程可利用废弃的钛铝合金制备聚合硫酸铁和明矾：

（1）流程中试剂X应为________溶液，发生反应的方程式为__________________。“浸泡、过滤”车间墙壁上应张贴如下哪种标志__________（填写序号）。

（2）聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂，微溶于乙醇，其其化学式可表示为[Fe₂(OH）_x(SO₄）_y]_n。

①聚合硫酸铁可用于净水的原理是          。

②浓缩时向其中加入一定量的乙醇，加入乙醇的目的是             。

③加入试剂Y的目的是调节pH，所加试剂Y为            ；溶液的pH对[Fe₂(OH） _x(SO₄）_y]_n中x的值有较大影响（如图1所示），试分析pH过小（pH＜3）导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因：            。

（3）铝铁合金制品出厂前一般要经过“发黑”处理，工艺原理是在金属表面形成一层致密的金属氧化物薄膜，有助于合金的防腐，若用电解法对铝铁合金进行“发黑”处理，则铝铁合金制品应连接电解池的___________(选填“阳极”或“阴极”）。

（4）若11.0g某铝铁合金样品溶于足量盐酸，标准状况下放出8.96L气体，则合金中铝、铁的物质的量之比为___________。

Answer

（1）KOH（1分）2Al+2KOH+2H2O=2KA1O2+3H2↑（2分）；B、C（2分）；

（2）①聚合硫酸铁具有吸附作用（1分）

②降低聚合硫酸铁的溶解度，以便析出；所得产物易于干燥（2分）

③Fe2O3或Fe(OH）3（1分）pH过小，会抑制Fe3+的水解（2分）

（3）阳极（2分）；（4）2：1（2分）。

【解析】

试题分析：(l）铝铁合金中Al可溶于强碱而铁不能，所以铝铁合金中加入碱X后，可将两者分开，从流程知，滤液I最终转化为明矾KAl(SO4）2·l2H2O]，为不产生杂质，X应为KOH，发生反应的方程式为2Al+2KOH+2H2O=2KA1O2+3H2↑。过滤除去固体Fe，滤液I主要为KAI(SO4）2，再加入硫酸将其转化为明矾。该车间的反应物KOH溶液有腐蚀性，产物氢气为易燃、易爆气体，“浸泡、过滤”车间墙壁上应张贴如下哪种标志是严禁烟火和腐蚀品，故选项BC符合题意；(2）①聚合硫酸铁具有吸附作用，吸附水中悬浮的固体，形成沉淀，从而使水澄清，故可用于净水；②Fe与稀H2SO4反应生成FeSO4，而聚合硫酸铁中的Fe为+3价，所以需要用氧化剂H2O2将Fe2+氧化产生Fe3+。为促使Fe3+水解，加入Y可调节pH，为不引入杂质，Y 应为Fe2O3或Fe(OH）3。在溶液中浓缩时加入乙醇，可以降低聚合硫酸铁的溶解度，便于其析出，另外乙醇易挥发，产品易干燥。③[Fe2(OH） x(SO4）y]n中x为(OH）x的下标值，当pH值越小时，会抑制Fe3+水解，生成的[Fe2(OH） x(SO4）y]n越小，不利用物质的制备。(3）由题目信息知铝铁合金“发黑”处理是将金属由单质氧化形成金属氧化物，所以应在阳极失电子，发生氧化反应，使元素的化合价升高。(4）由题目信息可知：假设合金是Al、Fe的物质的量分别是x、y，则根据反应方程式：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑；Fe+ 2HCl(稀）=FeCl2+H2↑可得1.5x+y=8.96L÷22.4L/mol，根据质量相等可得27x+56y=10.0，解得x=0.2mol，y=0.1mol，即n(Al）为0.2 mol，n(Fe） =0.1 mol，所以n(Al）：n(Fe）=2:1。

考点：考查利用废弃的钛铝合金制备聚合硫酸铁和明矾的有关知识。