Question

高效凈水劑聚合氯化鋁鐵（PAFC）的組成可表示為[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m，該物質廣泛應用于日常生活用水和工業(yè)廢水的處理．
（1）為檢測PAFC中鋁和鐵元素的含量，采用如圖所示流程進行．

回答下列問題：
①PAFC中鐵元素的化合價為

 

．
②步驟I中的試劑A是

 

（從“氫氧化鈉溶液”、“氨水”中選擇）
步驟Ⅲ中的試劑B是

 

．
③步驟Ⅱ的操作是

 

，用到的主要玻璃儀器

 

．
（2）某工廠欲以工業(yè)廢料（鐵、鐵和鋁的氧化物）為原料制取PAFC，設計如下流程：
廢料（Fe、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃）

過量稀鹽酸

酸性溶液

試劑X

HCl(或NaOH)

調節(jié)pH

水解

聚合

PAEC
①在廢料中加入過量稀鹽酸，發(fā)生多個離子反應，請在空白處補全離子方程式：
FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O  Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O  Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O

 

②所得酸性溶液中，不能確定是否一定存在的陽離子是

 

（填序號）．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：（1）為檢測PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A為氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液過濾后得到氫氧化鐵灼燒得到氧化鐵，濾液中通入過量二氧化碳氣體分壓生成氫氧化鋁沉淀，灼燒得到氧化鋁；
①依據元素化合價代數和為0計算鐵元素化合價；
②步驟Ⅰ中的試劑A為氫氧化鈉溶液；步驟Ⅲ的反應為偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀；
③實現固體和液體的分離采用過濾的方法，根據過濾實驗的一起來回答．
（2）①根據物質的性質結合發(fā)生的反應來回答；
②廢料中加入過量稀鹽酸，充分反應后得到甲溶液，甲溶液中含有AlCl₃，由于Al、Fe以及Fe₂O₃的物質的量關系無法確定，則不能確定溶液中Fe元素的存在形成，不能確定是否存在Fe³⁺．

解答： 解：（1）為檢測PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A為氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液過濾后得到氫氧化鐵灼燒得到氧化鐵，濾液中通入過量二氧化碳氣體分壓生成氫氧化鋁沉淀，灼燒得到氧化鋁；
①設鐵化合價是x，聚合氯化鋁鐵可表示為[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m，由此合物內化合價和為0得：3+x-n-（6-n）=0；
x=3，所以PAFC中鐵元素的化合價為+3；
故答案為：+3；
②步驟Ⅰ中的試劑A為氫氧化鈉溶液，③步驟Ⅲ的反應為偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案為：氫氧化鈉溶液；CO₂；
③步驟Ⅱ是實現固體和液體的分離，采用過濾的方法，用到的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗，
故答案為：過濾；燒杯、玻璃棒、漏斗；
（2）①在廢料中加入過量稀鹽酸，其中的反應有：FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，故答案為：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺；
②由于Al、Fe以及Fe₂O₃的物質的量關系無法確定，則不能確定溶液中Fe元素的存在形成是否有Fe³⁺，所得酸性溶液中，不能確定是否一定存在的陽離子為Fe³⁺，
故答案為：Fe³⁺．

點評：本題考查了物質的分離提純的實驗探究知識，物質分離的方法和實驗步驟分析判斷，主要是物質性質的理解應用，掌握流程分析方法和物質性質是解題關鍵，題目難度中等．