题目内容

17.聚合硫酸铝铁[AlaFeb(OH)m(SO4n•xH2O]是一种新型高效净水剂,广泛应用于工业污染水的处理.
(1)聚合硫酸铝铁能够净水的原因是聚合硫酸铝铁溶于水电离的Al3+、Fe3+可以水解形成胶体,具有吸附性.
(2)AlaFeb(OH)m(SO4n•xH2O中a、b、m、n的代数关系式为3a+3b=m+2n.
(3)为了测定聚合硫酸铝铁的组成,进行如下实验:
步骤一:准确称取8.810g样品溶于150mL 0.100mol•L-1稀硫酸,恰好完全反应后,加入BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体10.485g;
步骤二:另取相同质量的样品,溶于过量的氢碘酸,以磁力搅拌机搅拌,充分反应后,以0.500mol•L-1Na2S2O3溶液滴定至浅黄色,滴入几滴淀粉溶液,再滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液20.00mL.(已知:I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6
①步骤二中使用磁力搅拌器进行搅拌的目的是混匀反应物,确保反应完全.
②通过计算确定聚合硫酸铝铁的化学式(写出计算过程).

分析 (1)Al3+、Fe3+水解形成胶体,胶体具有吸附性;
(2)根据化合物中各元素化合价的代数和为0确定这几个字母之间的关系;
(3)①搅拌可以是反应物混合均匀;
②根据消耗的盐酸计算n(OH-),根据与BaCl2反应沉淀的沉淀的质量求出n(SO42-),根据与碘离子反应的关系求出n(Fe3+),根据电荷守恒计算n(Al3+),再根据总质量求出水的质量及物质的量,根据物质的量之比确定化学式.

解答 解:(1)聚合硫酸铝铁[AlaFeb(OH)m(SO4n•xH2O]在水中能够电离出Al3+、Fe3+,Al3+、Fe3+水解形成胶体,胶体具有吸附性,能够吸附水中的悬浮颗粒,从而起到净水的作用;
故答案为:聚合硫酸铝铁溶于水电离的Al3+、Fe3+可以水解形成胶体,具有吸附性;
(2)AlaFeb(OH)m(SO4n•xH2O中中各元素化合价的代数和为0,所以3a+3b+(-1)×m+(-2)×2=0,所以得3a+3b=m+2n,
故答案为:3a+3b=m+2n;
(3)①搅拌可以是反应物混合均匀,有利于反应物充分接触,使反应物完全反应;
故答案为:混匀反应物,确保反应完全;
②n(OH-)=2n(H2SO4)=0.15L×0.100 mol•L-1×2=0.03mol,
n(SO42-)=n(BaSO4)-n(H2SO4)=$\frac{10.4850g}{233g•mo{l}^{-1}}$-0.15L×0.100 mol•L-1=0.03mol,
已知:I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6,2Fe3++2I-=2Fe2++I2,则2Fe3+~I2~2Na2S2O3
n(Fe3+)=n(Na2S2O3)=0.02L×0.500 mol•L-1=0.01mol,
在AlaFeb(OH)m(SO4n中离子所带电荷守恒,
则n(Al3+)=$\frac{1}{3}$×(0.03mol+0.03mol×2-0.01mol×3)=0.02mol
8.810g样品中水的质量:m(H2O)=8.810g-0.02mol×27g•mol-1-0.01mol×56 g•mol-1-0.03mol×17 g•mol-1-0.03mol×96 g•mol-1=4.32 g,
则n(H2O)=$\frac{4.32g}{18g/mol}$=0.24mol,
所以n(Al3+):n(Fe3+):n(OH-):n(SO42-):n(H2O)=2:1:3:3:24
则硫酸铝铁的化学式为:Al2Fe(OH)3(SO43•24H2O;
答:聚合硫酸铝铁的化学式为Al2Fe(OH)3(SO43•24H2O.

点评 本题考查了探究物质的组成、胶体的性质、化合物中化合价的关系等,题目难度中等,侧重于考查学生的分析能力和计算能力,注意把握物质化学式的确定方法.

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