Question

小明同学去九仙山旅游时，用瓶装了一些山下的泉水，带回实验室，在老师的指导下，按下列流程进行实验，制取蒸馏水．

请回答下列问题：
（1）明矾的化学式为

 

取水后加入明矾的作用是

 

．
（2）进行过滤操作时，下列做法错误的是

 

．
A．玻璃棒要靠在三层滤纸的一边   B．漏斗下端的管口要紧靠烧杯的内壁
C．滤纸的边缘要低于漏斗口       D．液面不要低于滤纸边缘
过滤时发现过滤速率过慢，可能原因是

 

，

 

．
（3）向滤液中加入活性炭，利用其

 

性，除去水样中的色素和异味．
（4）消毒剂高铁酸钠（Na₂FeO₄）集氧化、吸附、凝聚、杀菌等功能于一体，目前被广泛应用于自来水净化．高铁酸钠中铁元素的化合价为

 

．
（5）在制取蒸馏水的过程中，在水中要放碎瓷片，其作用是

 

．
【发现问题】：小明发现经过过滤操作后的水仍然浑浊，便在浑浊的水中加入适量的明矾，通过搅拌、静置后，发现水变得澄清了．
【查阅资料】：是一种常见的净水剂，它在水中离解出的离子主要有K⁺、Al³⁺、SO₄^2-．
【提出猜想】：明矾中哪一种离子有净水作用
小明进行了如下实验，请你帮她完成表中的空白．

实 验 操 作	实 验 现 象	结   论
在一杯浑浊的水中加入适量 的KCl，静置		K+、Cl-都没有净水作用
在另一杯浑浊的水中加入适量 的Al2（SO4）3，静置	杯中的水变澄清

（4）小明的实验方案不完善，需要对方案进行补充，请你把补充方案中要达到的实验目的、使用的试剂填入下表．

实 验 目 的	使 用 的 试 剂
Al3+是否有净水作用

Answer 1

考点：水的净化,过滤的原理、方法及其应用,蒸发与蒸馏操作,盐的化学性质,有关元素化合价的计算

专题：空气与水

分析：（1）根据明矾在净水中的作用进行分析解答．
（2）过滤液体时，注意“一贴、二低、三靠”的原则．
（3）活性炭具有吸附作用，能够吸附水中的色素和异味．
（4）依据化合物中元素正负化合价总数和为0分析解答．
（5）制取蒸馏水时要加入碎瓷片以防止暴沸；
探究了明矾中具有净水能力的微粒是哪一种，要解答本题要全面调用所学知识，并合理进行拓展迁移．

解答：解：（1）明矾是含有12个结晶水的硫酸铝钾，在水样中加入明矾的作用，是利用明矾在水中形成胶体后，吸附凝聚小颗粒而沉淀．
故答案为：KAl（SO₄）₂?12H₂O；使水中小颗粒凝聚成大颗粒；
（2）A．玻璃棒紧靠三层滤纸处，正确；
B．漏斗下端的管口要紧靠烧杯的内壁，这样能够防止迸溅和加快过滤速度．正确；
C．滤纸的边缘要低于漏斗口，这样能够使滤纸不容易破损．正确；
D．液面要低于滤纸边缘，这样能够使滤液被充分过滤．错误．
故选D．
过滤时发现过滤速率过慢，可能原因是：滤纸没有紧贴漏斗内壁，滤纸与漏斗之间有气泡或漏斗没有紧贴烧杯内壁；
故填：滤纸没有紧贴漏斗内壁；漏斗没有紧贴烧杯内壁；
（3）活性炭具有疏松多孔的结构，能够吸附有色物质和异味．所以向滤液中加入活性炭，利用其吸附性，除去水样中的色素和异味．故填：吸附．
（4）高铁酸钠（Na₂FeO₄），由于钠元素为+1价，氧元素为-2价，根据化合价代数和为零，可得铁元素为+6价．故填：+6．
（5）制取蒸馏水时要加入碎瓷片以防止暴沸，故填：防止加热时暴沸．

加入KCl后，得出结论是K⁺、Cl^-没有净水作用，所以看到的现象是水仍然浑浊，加硫酸铝后水变澄清，说明Al³⁺、SO₄^2-中的一种或两种有净水作用；
答案：实 验 现 象：杯中的水仍浑浊
     结 论：Al³⁺、SO₄^2-中至少有一种有净水作用
（4）小红的实验方案之所以不完善，是因为还不能证明到底是Al³⁺还是SO₄^2-具有净水作用，还需要补充实验，要证明Al³⁺是否具有净水作用，可选用AlCl₃，要证明SO₄^2-是否具有净水作用，可选用K₂SO₄．
答案：AlCl₃、K₂SO₄．

点评：题目看似很复杂，其实是很多简单问题的组合，所以要静心思考，逐一突破．