Question

矿业废水中Al^3＋含量的测定和处理是环境保护的重要课题。

(1)向矿业废水中加入NaOH溶液至沉淀不再溶解，再加入一定量的NaHCO₃溶液搅拌，反应生成丝钠铝石[NaAl(OH)₂CO₃]沉淀，过滤除去。写出加入NaHCO₃溶液生成丝钠铝石沉淀的离子方程式：____________________________________。

(2) 为确定加入NaHCO₃溶液的量，需测定矿业废水中Al^3＋的含量。工业上常采用EDTA络合滴定法，步骤如下：

步骤1：CuSO₄标准液的配制与标定。取一定量胆矾溶于水，加入适量稀H₂SO₄，转移到1 L容量瓶中定容。准确量取25.00 mL所配溶液置于250 mL锥形瓶中，用0.005 0 mol·L^－1EDTA标准液滴定至终点。重复3次实验，平均消耗EDTA标准液10.00 mL 。

步骤2：样品分析。取10.00 mL矿业废水置于250 mL锥形瓶中，加入一定体积柠檬酸，煮沸；再加入0.005 0 mol·L^－1的EDTA标准液20.00 mL，调节溶液pH至4.0，加热；冷却后用CuSO₄标准液滴定至终点，消耗CuSO₄标准液30.00 mL。(已知：Cu²⁺、Al³⁺与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)

步骤1中，重复3次实验的目的是____________________________。

② Fe^3＋也可与EDTA反应，步骤2中加入的柠檬酸是作为掩蔽剂，消除Fe³⁺的干扰。若该矿业废水样品中含有Fe³⁺，而上述实验中未加入柠檬酸，则测定的Al³⁺含量将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

③计算该矿业废水中Al^3＋的含量____________(用mg·L^－1表示)(写出计算过程)。

Answer

AlO2-+2HCO3-+Na+===NaAl(OH)2CO3↓+CO32- 减小实验误差，提高标定的CuSO4标准液浓度的准确性 偏大 108 mg·L-1

【解析】

(1)矿业废水中含Al3+，加入过量NaOH得到AlO2-，再加入一定量的NaHCO3溶液得到丝钠铝石沉淀；

(2)可由步骤1得出CuSO4标准溶液的浓度，步骤2中用CuSO4标准溶液滴定的EDTA标准液为与Al3+反应后剩下的EDTA标准液，结合Cu2+、Al3+与EDTA反应的化学计量比均为1∶1建立关系式进行计算。

(1)根据题干信息可知，矿业废水中含Al3+，加入过量NaOH溶液后，Al3+转化为AlO2-，再加入一定量的NaHCO3溶液得到丝钠铝石[NaAl(OH)2CO3]沉淀，反应的离子反应方程式为AlO2-+2HCO3-+Na+===NaAl(OH)2CO3↓+CO32-，故答案为：AlO2-+2HCO3-+Na+===NaAl(OH)2CO3↓+CO32-；

(2)①为避免实验的偶然误差，需要进行重复实验，提高CuSO4标准液浓度的准确性，故答案为：减小实验误差，提高标定的CuSO4标准液浓度的准确性；

②若该矿业废水样品中含有Fe3+，而上述实验中未加入柠檬酸，则Fe3+与EDTA反应，使得消耗的EDTA标准液体积偏大，从而使得测定的Al3+含量偏大，故答案为：偏大；

由步骤1，CuSO4标准溶液的浓度，步骤2中用CuSO4标准溶液滴定的EDTA标准液为与Al3+反应后剩下的EDTA标准液，已知消耗CuSO4标准液30.00 mL，且Cu2+与EDTA反应的化学计量比为1∶1，则与Al3+反应后剩下的EDTA标准液的物质的量为，则消耗的EDTA的物质的量，又Al3+与EDTA反应的化学计量比也为1∶1，则，则该废水中Al3+的含量为，故答案为108mg/L。