Question

【題目】鋁鐵合金在微電機(jī)中有廣泛應(yīng)用，某興趣小組為利用廢棄的鋁鐵合金設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)流程制備聚合硫酸鐵和明礬：

（1）聚合硫酸鐵是一種無毒無害、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、能與水混溶的新型絮凝劑，微溶于乙醇，其化學(xué)式可表示為[Fe2(OH)x(SO4)y]n。

①聚合硫酸鐵可用于凈水的原理是 。

②有人認(rèn)為上述流程中的“氧化”設(shè)計(jì)存在缺陷，請?zhí)岢龈倪M(jìn)意見： ；濃縮時(shí)向其中加入一定量的乙醇，加入乙醇的目的是 。

③加入試劑Y的目的是調(diào)節(jié)pH，所加試劑Y為 ；溶液的pH對[Fe2(OH)x(SO4)y]n 中x的值有較大影響（如圖1所示），試分析pH過�。╬H＜3）導(dǎo)致聚合硫酸鐵中x的值減小的原因： 。

（2）明礬是一種常見鋁鉀硫酸鹽。

①為充分利用原料， 試劑X應(yīng)為 。

②請結(jié)合圖2所示的明礬溶解度曲線，補(bǔ)充完整由濾液Ⅰ制備明礬晶體的實(shí)驗(yàn)步驟(可選用的試劑：廢棄的鋁鐵合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精)：向?yàn)V液Ⅰ中加入足量的含鋁廢鐵屑至不再有氣泡產(chǎn)生，過濾， 。將溶液 、 、過濾、并用酒精洗滌、干燥，最終得到明礬晶體。

Answer 1

【答案】（1）①聚合硫酸鐵具有吸附作用②將稀HNO3改為H2O2（或O2、O3等）降低聚合硫酸鐵的溶解度，以便析出；所得產(chǎn)物易于干燥③Fe2O3 pH過小，會抑制Fe3+的水解（2）①KOH②向所得濾液中加入稀硫酸，生成白色沉淀，繼續(xù)滴加稀硫酸至生成的沉淀溶解；蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶

【解析】

試題分析：（1）①聚合硫酸鐵可用于凈水的原理是聚合硫酸鐵的Fe3+水解產(chǎn)生Fe(OH)3膠體，表面積大有強(qiáng)的吸附作用；

②在上述流程中的“氧化”過程中使用的氧化劑是HNO3，該氧化劑得到電子，被還原變?yōu)镹O,會造成環(huán)境污染，改進(jìn)的意見是使用綠色氧化劑H2O2（或O2、O3等）；乙醇是有機(jī)物，聚合硫酸鐵是鹽，在有機(jī)物乙醇中的溶解度比在水中小，濃縮時(shí)向其中加入一定量的乙醇，目的是降低聚合硫酸鐵的溶解度，以便析出；乙醇容易揮發(fā)，便于使所得產(chǎn)物易于干燥；

③加入試劑Y的目的是消耗酸，調(diào)節(jié)溶液的pH，所加試劑應(yīng)該既可以反應(yīng)消耗酸，又不引入雜質(zhì)，則Y為Fe2O3；溶液的pH對[Fe2(OH)x(SO4)y]n 中x的值有較大影響（如圖1所示），溶液的pH過小（pH＜3），會抑制Fe3+的水解，鹽的水解程度減小，因此導(dǎo)致聚合硫酸鐵中x的值減小；

（2）①為使Al、Fe合金中Al溶解，而Fe不溶解，還不引入雜質(zhì)離子，應(yīng)該加入只與Al反應(yīng)的KOH溶液，明礬是一種常見鋁鉀硫酸鹽，所以試劑X應(yīng)為KOH；

②根據(jù)圖2所示的明礬溶解度曲線，可知溫度升高，明礬的溶解度增大；由濾液Ⅰ制備明礬晶體的實(shí)驗(yàn)步驟是向?yàn)V液Ⅰ中加入足量的含鋁廢鐵屑至不再有氣泡產(chǎn)生，過濾，除去固體雜質(zhì)；向所得濾液中加入少量稀硫酸，發(fā)生反應(yīng)：AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓,生成白色沉淀，繼續(xù)滴加稀硫酸至生成的沉淀溶解；發(fā)生反應(yīng)：Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，將所得溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾，為減少明礬的溶解，用酒精洗滌晶體，干燥，得到明礬晶體。