Question

Ⅰ.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。该物质可溶于盐酸产生相应的金属阳离子。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：

⑴PAFC中铁元素的化合价为_____，如何检验该元素的存在___________________

⑵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_____________，离子方程式是__________

⑶步骤Ⅱ的操作是______________________

Ⅱ. ⑴甲同学用氢氧化钠溶液和氯化亚铁溶液制备氢氧化亚铁沉淀，该同学将氢氧化钠溶液加入氯化亚铁溶液中，观察到的现象是____________，反应过程中发生反应的化学方程式是_________。乙同学通过如下改进制备氢氧化亚铁：

实验提供的试剂：铁屑、3mol/L硫酸溶液、NaOH溶液。请回答下列问题：

⑵①分液漏斗中盛装的试剂是______________溶液 (从“H₂SO₄”和“NaOH”中选择)。

②实验开始时应将止水夹E___________ (从“打开”和“关闭”中选择)。

Answer

+3价 加入KSCN，变血红色 氢氧化钠溶液 二氧化碳 AlO2－ + CO2 + H2O = Al(OH)3↓ + HCO3－ 过滤 有红褐色沉淀生成 4FeCl2 + O2 +2H2O +8NaOH = 4Fe(OH)3↓+8NaCl H2SO4 打开

【解析】

Ⅰ. [AlFe(OH)nCl6﹣n]m先在NaOH溶液中反应生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液，过滤，沉淀灼烧得到氧化铁，滤液中通入足量二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠溶液，过滤，沉淀进行灼烧得到氧化铝。

Ⅱ.氯化亚铁溶液中直接滴入氢氧化钠溶液会引入空气中氧气，不能得到氢氧化亚铁沉淀，因此利用铁和稀硫酸反应生成氢气，氢气排除装置内空气，再将硫酸亚铁压入到B中氢氧化钠溶液中生成硫酸亚铁。

⑴PAFC中Cl为−1价，H为+1价，O为−2价，根据化合价代数和为0 ，得到铁元素的化合价为+3价，加入KSCN溶液检验，变为血红色；故答案为：+3价；加入KSCN，变血红色。

⑵根据后面生成氢氧化铁和溶液，即铝存在溶液中，因此步骤I中的试剂A是氢氧化钠溶液，铝以偏铝酸钠存在，步骤Ⅲ中的试剂B是二氧化碳，离子方程式是AlO2－ + CO2 + H2O = Al(OH)3↓ + HCO3－；故答案为：氢氧化钠溶液；二氧化碳；AlO2－ + CO2 + H2O = Al(OH)3↓ + HCO3－。

⑶将溶液和沉淀分离，因此步骤Ⅱ的操作是过滤；故答案为：过滤。

Ⅱ. ⑴该同学将氢氧化钠溶液加入氯化亚铁溶液中，由于亚铁离子易被氧化，因此观察到的现象是有红褐色的沉淀生成，反应过程中发生反应的化学方程式是4FeCl2 + O2 +2H2O +8NaOH = 4Fe(OH)3↓+8NaCl；故答案为：有红褐色沉淀生成；4FeCl2 + O2 +2H2O +8NaOH = 4Fe(OH)3↓+8NaCl。

⑵①利用铁与稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铁，生成的氢气排除装置内的空气，再关闭活塞，将硫酸亚铁压入到氢氧化钠溶液中，因此分液漏斗中盛装的试剂是H2SO4；故答案为：H2SO4。

②利用生成的氢气先排除装置内空气，因此实验开始时应将止水夹E打开；故答案为：打开。