题目内容
【题目】铝铁合金在微电机中有广泛应用，某兴趣小组为利用废弃的铝铁合金设计了如下实验流程制备聚合硫酸铁和明矾：
（1）室温下Ksp[Fe(OH)3]=4×l0-38制备Fe(OH)3的过程中，pH=7时溶液中c(Fe3+) =________。
（2）聚合硫酸铁是一种无瑪无窖、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂，微溶于乙醇，其化学式可表示为[Fe2(OH)x(SO4)y]n。
①写出流程中的“氧化”时发生的离子方程式_______，浓缩时向其中加入一定量的乙醇，加入乙醇的目的是_________。
②加入试剂Y的目的是调节pH，所加试剂Y为_______；溶液pH对[Fe2(OH) x (SO4)y]n中x的值有较大影响（如图所示），试分析pH过小（pH＜3）导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因：____________。
（3）明矾是一种常见铝钾硫酸盐。
①为充分利用原料，试剂X应为_______。
②请结合图所示的明矾溶解度曲线，补充完整由滤液I制备明矾晶体的实验步骤(可选用的试剂：废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精)：向滤液I中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生，过滤，_____。将溶液_______、过滤、并用酒精洗涤、干燥，最终得到明矾晶体。
【答案】4×10－17 mol·L-1 3Fe2++ 4 H ++ NO3- ==3Fe3++ NO↑+ 2H2O 降低聚合硫酸铁的溶解度，以便析出；所得产物易于干燥 Fe2O3 pH过小，会抑制Fe3+的水解 KOH 向所得滤液中加入稀硫酸，生成白色沉淀，继续滴加稀硫酸至生成的沉淀溶解 蒸发浓缩冷却结晶
【解析】
由流程可知，废弃的铝铁合金加入氢氧化钾溶液浸泡反应铝反应得到偏铝酸钾溶液，过滤，滤液经一系列操作反应生成硫酸铝钾，滤渣中加入稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁，加入稀硝酸氧化为硫酸铁，加入试剂Y调节溶液PH，但不能引入新的杂质，加入氧化铁和酸反应来调节溶液pH，酸性越强，对铁离子水解程度抑制越大，生成氢氧化铁少，得到溶液通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到聚合硫酸铁；
(1)根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=4×lO-38，计算c(Fe3+)；
(2)①稀硝酸氧化溶液中的Fe2+生成Fe3+，同时生成NO气体，结合守恒法写出发生反应的离子方程式；聚合硫酸铁微溶于乙醇，浓缩时向其中加入一定量的乙醇可以利于聚合硫酸铁析出，乙醇易挥发分析；
②加入氧化铁和酸反应来调节溶液pH，不引入新的杂质，图象分析可知pH＜3，x值越小，是因为酸性条件下铁离子水解被抑制；
(3)①明矾是一种常见铝钾硫酸盐，所以为充分利用原料，试剂X应为氢氧化钾；
②明矾溶解度随温度升高溶解度增大，向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生，过滤除去过量的废铝铁屑，滤液这是铝和氢氧化钾溶液反应生成偏铝酸钾，加入稀硫酸生成白色沉淀氢氧化铝，继续加入稀硫酸沉淀溶解，所得溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，用酒精洗涤晶体，干燥得到明矾晶体。
(1)溶液pH=7时c(OH-)=1×l0-7mol/L，，由Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=4×l0-38，可知c(Fe3+)=
mol/L=4×10－17mol·L-1；
(2)①稀硝酸氧化溶液中的Fe2+生成Fe3+，同时生成NO气体，发生反应的离子方程式为3Fe2++4H ++NO3- ==3Fe3++NO↑+2H2O；聚合硫酸铁微溶于乙醇，浓缩时向其中加入一定量的乙醇，可以降低聚合硫酸铁的溶解度利于聚合硫酸铁析出，乙醇易挥发得到晶体易于干燥；
②加入氧化铁和酸反应来调节溶液pH，所加试剂Y为Fe2O3，不引入新的杂质；图象分析可知PH＜3，x值越小，是因为酸性条件下铁离子水解被抑制，分析pH过小(pH＜3)导致聚合硫酸铁中x的值减小；
(3)①明矾是一种常见铝钾硫酸盐，所以为充分利用原料，试剂X应为KOH；
②明矾溶解度随温度升高溶解度增大，向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生，过滤除去过量的废铝铁屑，滤液中是铝和氢氧化钾溶液反应生成偏铝酸钾，加入稀硫酸生成白色沉淀氢氧化铝，继续加入稀硫酸沉淀溶解，所得溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，用酒精洗涤晶体，干燥得到明矾晶体。
【题目】乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味。实验室可利用乙酸与异戊醇在浓硫酸催化下加热反应制备乙酸异戊酯。实验装置示意图和有关数据如下，本实验采用环己烷作为溶剂。
+
+H2O
物质 | 摩尔质量(g/mol) | 密度(g/mL) | 沸点(℃) | 水中的溶解性 |
异戊醇 | 88 | 0.81 | 131 | 微溶 |
乙酸 | 60 | 1.05 | 118 | 可溶 |
乙酸异戊酯 | 130 | 0.80 | 142 | 难溶 |
环己烷 | 84 | 0.78 | 81 | 难溶 |
实验步骤：
①在A中加入 4.4 g 的异戊醇、6.0 g 的冰醋酸、1.0 mL 浓硫酸、25 mL 环己烷和搅拌磁子。在仪器A上方放置仪器B，保证磨口严密，并将整个装置固定。
②打开磁力搅拌并缓慢加热A，直到溶剂开始回流。保持此温度加热，维持体系回流 50 分钟。
③反应液冷至室温后倒入分液漏斗中，用25mL水洗一次，再用5%碳酸氢钠溶液洗至中性。
④最后再用水洗涤有机层一次，分出的产物加入少量无水硫酸镁固体，静置片刻。
⑤过滤除去硫酸镁固体，进行蒸馏纯化，收集合适馏分，得乙酸异戊酯 3.51 g。
(1)仪器B 的名称为_____________。
(2)步骤②中，在“打开磁力搅拌并缓慢加热A”前，遗漏了一个重要操作。此疏漏可造成整个实验失败并引起火灾风险。此遗漏的操作为 _______________________。
(4)步骤⑤中通过蒸馏获得最终产品时，实验者应在_________℃ 左右收集产品。通过计算，本实验的产率是_____________。
(5)在真实的合成实验中，往往会在装置 A 与装置 B 之间添加一个分水器(如图)。其基本工作原理是：溶剂环己烷和反应中生成的水形成二元共沸物，沸腾时二者共同蒸出，经冷凝后落入分水器中。此时分水器中液体也会分层，被带出的水分处于_________层(选填上或下)。由上述工作原理可知，分水器在此实验中最大的作用是________。分水器的另一重要用途是观察和控制反应进度。假设本实验产率达到 100%，且反应生成的水被全部蒸出并完全冷凝，则分水器中可分离得到的水的体积为_____mL。(水的密度取1.00 g/mL，不考虑浓硫酸中的水分)
