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__________。

(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：

①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)。

A.Al^3＋     B.Fe^2＋     C.Fe^3＋     D.H^＋

为证明该离子确实存在，可采用的操作(必须指明所采用的试剂及观察到的现象)是：_____。

②往酸性溶液中加入试剂X的目的是(用离子方程式表示)___________。

Answer

+3 NaOH溶液 CO2 过滤 C 取溶液少量于试管中，再滴入几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，则存在Fe3+ 2Fe2+ +Cl2＝2Fe3++2Cl－

【解析】

(1)从步骤Ⅱ看，混合物分为沉淀和溶液，则此操作为过滤；[AlFe(OH)nCl6－n]m中加入足量的A，生成Fe(OH)3和溶液，溶液中加入足量的B转化为Al(OH)3，则溶液中含有AlO2-，B应为CO2气体，A应为NaOH溶液。

(2)废料中加入过量稀盐酸，铁和铝的氧化物溶解生成Fe3+、Fe2+、Al3+，Fe3+与Fe反应生成Fe2+，若Fe过量，再与盐酸反应；所得酸性溶液中加入的试剂X应具有强氧化性，能将Fe2+全部氧化为Fe3+，再调节pH、水解，最后生成PAFC。

(1)①在PAFC中，Al3+、OH-、Cl-与Fex+的化合价的代数和为0，则3+x=n+6-n，x=3，则铁元素的化合价为+3。答案为：+3；

②步骤I中，加入的试剂A应将Fe3+转化为Fe(OH)3，Al3+转化为AlO2-，而氨水不能溶解Al(OH)3，所以试剂A是氢氧化钠溶液，步骤III中的试剂能将AlO2-转化为Al(OH)3，且不溶解Al(OH)3，B是CO2。答案为：NaOH溶液；CO2；

③步骤II的操作用于分离固体和溶液，所以是过滤。答案为：过滤；

(2)①根据上面分析，所得酸性溶液中，发生Fe与Fe3+生成Fe2+的反应，所以不能确定是否一定存在的阳离子是Fe3+。答案为：C；

为证明Fe3+确实存在，可采用的操作是：取溶液少量于试管中，再滴入几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，则存在Fe3+。答案为：取溶液少量于试管中，再滴入几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，则存在Fe3+；

②往酸性溶液中加入的试剂X，可以是氯水，也可以是H2O2等，目的是将Fe2+氧化为Fe3+，与Cl2反应的离子方程式为2Fe2+ +Cl2＝2Fe3++2Cl－。答案为：2Fe2+ +Cl2＝2Fe3++2Cl－(其它合理答案也正确)。