PAFC{聚合碱式氯化铝铁.通式:[FeaAlb(OH)xCly]n}是一种新型的无机高分子絮凝剂．以高铁铝土矿.硫酸厂渣尘为配料(主要成分:Al2O3.Fe2O3.杂质FeO.SiO2等)为原料制取PAFC的实验流程如下:(1)为提高“酸溶速率.除适当增大盐酸浓度外.还可采取的措施有升高反应温度或减少固体配料的粒直径．(2)“酸溶时.Al2O3与盐酸反应� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

10．PAFC{聚合碱式氯化铝铁，通式：[Fe_aAl_b（OH）_xCl_y]_n}是一种新型的无机高分子絮凝剂．以高铁铝土矿、硫酸厂渣尘为配料（主要成分：Al₂O₃、Fe₂O₃，杂质FeO、SiO₂等）为原料制取PAFC的实验流程如下：

（1）为提高“酸溶”速率，除适当增大盐酸浓度外，还可采取的措施有升高反应温度或减少固体配料的粒直径（举一例）．
（2）“酸溶”时，Al₂O₃与盐酸反应的化学方程式为Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，滤渣1的主要成分为SiO₂（写化学式）
（3）“氧化”时，NaClO₃氧化Fe²⁺，本身被还原为Cl^-，该反应的离子方程式为ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O．
（4）“聚合”时，若将溶液pH调得过高，可能造成的影响是铁转化为Fe（OH）₃沉淀，铝转化为Al（OH）₃或AlO₂^-．
（5）$\frac{n（Al）}{n（Fe）}$是衡量PAFC净水效果的重要参数之一，某合作学习小组的同学拟通过实验确定产品中$\frac{n（Al）}{n（Fe）}$的比值．
步骤1．准确称取5.710g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3.350g固体．
步骤2．另准确称取2.855g样品，溶于足量NaOH溶液，过滤，充分洗涤，将滤渣灼烧至质量不再变化，得到固体0.4000g．
①通式[Fe_aAl_b（OH）_xCl_y]_n中，a、b、x、y的代数关系式为3a+3b=x+y．
②求产品中$\frac{n（Al）}{n（Fe）}$的比值（请写出计算过程）．

分析根据流程可知，配料（主要成分：Al₂O₃、Fe₂O₃，杂质FeO、SiO₂等）用盐酸酸浸，过滤后可得氯化铝、氯化铁、氯化亚铁混合溶液，滤渣Ⅰ为SiO₂，在滤液中加入氯酸钠溶液，将亚铁离子氧化为铁离子，再调节pH值为3，进行聚合得聚合碱式氯化铝铁沉淀，经过过滤、洗涤、干燥即可得PAFC，
（1）根据影响反应速率的因素确定采取的措施；
（2）Al₂O₃与盐酸反应生成氯化铝和水，根据上面的分析可知滤渣1的主要成份；
（3）NaClO₃氧化Fe²⁺，本身被还原为Cl^-，根据电子得失守恒和元素守恒书写离子方程式；
（4）根据铁离子和铝离子的性质可知，如果溶液的pH值过高，则会生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸盐；
（5）①根据化合物中元素的化合价为零确定关系式；
②根据题意，准确称取PAFC样品 5.710g，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Al₂O₃、Fe₂O₃的总质量为3.350g，另准确称取2.855g样品，溶于足量NaOH溶液，过滤，充分洗涤，将滤渣灼烧至质量不再变化，得到固体为Fe₂O₃，其质量为0.4000g，相当于5.710g样品中含Fe₂O₃为0.8000g，据此可计算出氧化铝和氧化铁的物质的量，进而确定产品中$\frac{n（Al）}{n（Fe）}$的比值．

解答解：（1）根据影响反应速率的因素可知，为提高“酸溶”速率可采取的措施是升高反应温度或减少固体配料的粒直径，
故答案为：升高反应温度或减少固体配料的粒直径；
（2）Al₂O₃与盐酸反应生成氯化铝和水，反应的方程式为Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，根据上面的分析可知滤渣1的主要成份为SiO₂，
故答案为：Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O；SiO₂；
（3）NaClO₃氧化Fe²⁺，本身被还原为Cl^-，反应的离子方程式为ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，
故答案为：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O；
（4）根据铁离子和铝离子的性质可知，如果溶液的pH值过高，则会生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸盐，
故答案为：铁转化为Fe（OH）₃沉淀，铝转化为Al（OH）₃或AlO₂^-；
（5）①根据化合物中元素的化合价为零可得关系式3a+3b=x+y，
故答案为：3a+3b=x+y；
②根据题意，由步骤2 在2.855g样品中：160g•mol^-1×n（Fe₂O₃）=0.4000g，n（Fe₂O₃）=0.0025mol，相当于5.710g样品中含n（Fe₂O₃）=0.0050mol，
由步骤1在5.710g样品中：102g•mol^-1×n（Al₂O₃）+160g•mol^-1×n（Fe₂O₃）=3.350g；102g•mol^-1×n（Al₂O₃）=3.350g-2×0.4000g，所以n（Al₂O₃）=0.025mol
则n（Al）/n（Fe）=$\frac{2×0.025mol}{2×0.0050mol}$=5：1，
答：产品中$\frac{n（Al）}{n（Fe）}$的比值为5：1．

点评本题考查二氧化硅和铝、铁及其化合物的性质，为高频考点，侧重与学生的分析能力和实验能力及计算能力的考查，把握流程中发生的化学反应为解答的关键，难度中等．

练习册系列答案

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5．

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②第二份加足量BaCl₂溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g．
③第三份逐滴滴加NaOH溶液，测得沉淀与NaOH溶液的体积关系如图．
根据上述实验，以下推测不正确的是（　　）

	A．	原溶液一定不存在H⁺、Fe³⁺、CO₃^2-
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15．

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	D．	充电时，C_n为阳极，电极方程式为C_n+AlCl₄^--e^-═C_n[AlCl₄]

2．

（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是bd．
a．Fe₂O₃b．NaCl c．Cu₂S d．Al₂O₃
（2）如图为电解精炼银的示意图，a（填a或b）极为含有
杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O．
（3）用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，如果向所得的溶液中加入0.1mol Cu₂（OH）₂CO₃后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH（不考虑CO₂的溶解），电解过程中转移的电子为0.6 mol．
（4）电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr₂O₇^2-）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，最后Cr³⁺以Cr（OH）₃形式除去．阴极电极反应式：2H⁺+2e^-=H₂↑，当生成1mol Cr（OH）₃时，电路中转移电子的物质的量至少为6mol．

19．下列离子方程式与所述事实相符且书写正确的是（　　）

	A．	用铁作电极电解饱和氯化钠溶液：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑
	B．	肥皂水能使酚酞试液变红：C₁₇H₃₅COO^-+H₂O?C₁₇H₃₅COOH+OH^-
	C．	FeCl₂酸性溶液放在空气中变质：2Fe²⁺+4H⁺+O₂═2Fe³⁺+2H₂O
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20．原子序数小于36的X、Y、Z、W、J五种元素，原子序数依次增大，其中X是除碳元素外形成化合物种类最多的元素，Y元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，W元素原子外层电子数是内层电子数的3倍，J是第四周期中未成对电子数最多的元素．
（1）Y、Z、W的电负性由小到大的顺序为C＜O＜N（填元素符号）．
（2）J原子的外围电子排布式为3d⁵4s¹．
（3）Y₂X₄分子中Y原子轨道的杂化类型为sp²．1molY₂X₄分子中含有σ键与π键的数目之比为5：1．
（4）X与W形成的一种X₂W分子，与该分子互为等电子体的阴离子为NH₂^-（填化学式）．
（5）JCl₃能与Z、W的氢化物形成配位数为6的配合物，且相应两种配体的物质的量之比为2：1，1mol该配合物溶于水，加入足量的硝酸银溶液可得430.5g白色沉淀．则该配合物溶于水的电离方程式为[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃=[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]³⁺+3Cl^-．

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