Question

8．聚合氯化铁铝（简称PAFC），其化学通式为：[Fe₂Al₃（OH）_aCl_b•zH₂O]_m．某同学为测定其组成，进行如下实验：①准确称取4.5050g样品，溶于水，加入足量的稀氨水，过滤，将滤渣灼烧至质量不再变化，得到2.3300g固体．②另准确称取等质量样品溶于水，在溶液中加入适量Zn粉和稀硫酸，将Fe³⁺完全还原为Fe²⁺．用0.1000mol•L^-1标准KMnO₄溶液滴定Fe²⁺，消耗标准溶液的体积为20.00mL．③另准确称取等质量样品，用硝酸溶解后，加入足量AgNO₃溶液，得到4.3050g白色沉淀．
（1）若滴定管在使用前未用标准溶液润洗，测得的Al³⁺含量将偏低（填“偏高”、或“偏低”或“不变”）．
（2）实验室检验Fe³⁺常用的方法是向待测液中加入KSCN溶液，如果溶液变为红色，即可证明溶液中含有铁离子．
（3）通过计算确定PAFC的化学式[Fe₂Al₃（OH）₉Cl₃•3H₂O]_m（写出计算过程，m为聚合度，不必求出）．

Answer 1

分析 （1）若滴定管在使用前未用标准溶液润洗，相当于用的标准液的浓度偏小，所以用到的体积偏高，测得待测液中亚铁离子的浓度偏大，即铁离子偏大；
（2）实验室检验某溶液是否含有Fe³⁺，常用的试剂为硫氰化钾溶液，根据溶液是否变成红色，证明溶液中是否存在铁离子；
（3）①称取样品溶于水，加入足量的稀氨水，过滤，将滤渣灼烧至质量不再变化，得到2.3300g固体是氧化铝和氧化铁；
②另准确称取等质量样品溶于水，在溶液中加入适量Zn粉和稀硫酸，将Fe³⁺完全还原为Fe²⁺，用0.1000mol•L^-1标准KMnO₄溶液滴定Fe²⁺，消耗标准溶液的体积为20.00mL，根据KMnO₄～5Fe²⁺～5Fe³⁺，可以计算铁离子的量，根据①结合元素守恒计算Al元素的含量；
③另准确称取等质量样品，用硝酸溶解后，加入足量AgNO₃溶液，得到4.3050g白色沉淀即AgCl沉淀，可以计算Cl元素的量．

解答 解：（1）若滴定管在使用前未用标准溶液润洗，相当于用的标准液的浓度偏小，所以用到的体积偏高，测得待测液中亚铁离子的浓度偏大，即铁离子偏大，测得的Al³⁺含量将偏低，故答案为：偏低；
（2）铁离子能够与硫氰根离子反应生成红色的络合物硫氰化铁，据此检验铁离子是否存在，所以检验铁离子是否存在的最简便的方法为：向待测液中加入KSCN溶液，如果溶液变为红色，即可证明溶液中含有铁离子，
故答案为：向待测液中加入KSCN溶液，如果溶液变为红色，即可证明溶液中含有铁离子；
（3）①称取样品溶于水，加入足量的稀氨水，过滤，将滤渣灼烧至质量不再变化，得到2.3300g固体是氧化铝和氧化铁；②另准确称取等质量样品溶于水，在溶液中加入适量Zn粉和稀硫酸，将Fe³⁺完全还原为Fe²⁺，用0.1000mol•L^-1标准KMnO₄溶液滴定Fe²⁺，消耗标准溶液的体积为20.00mL，根据KMnO₄～5Fe²⁺～5Fe³⁺，则Fe³⁺的物质的量是0.5×20×10^-3mol=0.01mol，氧化铁的质量是0.01mol×0.5×160g/mol=0.8g，氧化铝质量=2.33g-0.8g=1.53g，所以
Al³⁺的物质的量是0.03mol，
③另准确称取等质量样品，用硝酸溶解后，加入足量AgNO₃溶液，得到4.3050g白色沉淀即AgCl沉淀，物质的量是$\frac{4.3050g}{143.5g/mol}$=0.03mol，所以可以计算Cl元素的物质的量是：0.03mol．根据电荷守恒：3n（Fe³⁺）+3n（Al³⁺）=n（Cl^-）+n（OH^-），所以n（OH^-）=0.01mol×3+0.03mol×3-0.03mol=0.09mol，
n（H₂O）=$\frac{4.5050-m（F{e}^{3+}）-m（A{l}^{3+}）-m（C{l}^{-}）-m（O{H}^{-}）}{18g/mol}$=0.03mol，
综上可知：n（Fe³⁺）：n（Al³⁺）：n（Cl^-）：n（OH^-）：n（H₂O）=1：3：3：9：3，所以PAFC的化学式为：[FeAl₃（OH）₉Cl₃•3H₂O]_m．
答：PAFC的化学式为[FeAl₃（OH）₉Cl₃•3H₂O]_m．

点评 本题考查学生物质分子式的确定知识，注意物质的性质以及元素守恒、电荷守恒的应用是解题的关键，难度很大．