Question

2．聚合氯化鐵鋁[AlFe（OH）_nCl_（6-n）]_m（PAFC），是一種應用非常廣泛的新型高效凈水劑．為測定PAFC中Al的含量，采用如圖所示流程進行．

請回答下列問題：
（1）①步驟I中的試劑A是氫氧化鈉溶液（填“氨水”或“NaOH溶液”）．
②步驟Ⅲ的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
③實驗室進行“灼燒”時所需的陶瓷儀器有坩堝、泥三角．
④溶液2中存在的電荷守恒式為c（H⁺）+c（Na⁺）=c（OH^-）+c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（Cl^-）；向溶液2中滴加少量NaOH溶液，則$\frac{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}{c（C{O}_{3}^{{2}^{-}}）}$變小（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（2）C和某一金屬在高溫下發生反應可用于焊接鋼軌，其化學反應方程式為2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；某同學在實驗室中進行此反應，反應結束后將所得固體溶于足量的稀硫酸，滴加KSCN溶液無明顯現象，由此該同學確定該固體中無Fe₂O₃，他的判斷是否正確？否（填“是”或“否”）．

Answer 1

分析 （1）為檢測PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A為氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液，氯化鈉溶液，過濾后得到氫氧化鐵灼燒得到C為氧化鐵，濾液Ⅰ中通入過量的B為二氧化碳氣體和偏鋁酸鈉溶液反應生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到氫氧化鋁沉淀，灼燒得到D為氧化鋁；
①步驟Ⅰ中的試劑A為氫氧化鈉溶液；
②步驟Ⅲ的反應為偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀；
③依據固體灼燒所需陶瓷儀器為坩堝，泥三角分析；
④溶液2為碳酸氫鈉溶液和氯化鈉溶液的混合物，溶液中陰陽離子所帶電荷數相同，向溶液2中滴加少量NaOH镕液和碳酸氫鈉反應生成碳酸鈉和水，碳酸根離子濃度增大，碳酸濃度減小；
（2）鋁熱反應需要引發劑引發高溫反應，用少量氯酸鉀和鎂條引發，點燃鎂條燃燒放熱使氯酸鉀分解生成氧氣助燃產生反應引發所需要的溫度，鋁熱反應所得的固體混合物，將其溶于足量H₂SO₄，滴加KSCN溶液無明顯現象，說明無鐵離子，但不能說明固體中不含氧化鐵，因為鋁熱反應生成鐵，溶解于硫酸中鐵可以還原鐵離子為亞鐵離子分析書寫離子方程式．

解答 解：（1）為檢測PAFC中Al和Fe含量，PAFC加入足量A為氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液，氯化鈉溶液；過濾后得到氫氧化鐵灼燒得到C為氧化鐵，濾液Ⅰ中通入過量的B為二氧化碳氣體和偏鋁酸鈉溶液反應生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到氫氧化鋁沉淀，灼燒得到D為氧化鋁；
①步驟Ⅰ中的試劑A為氫氧化鈉溶液，
故答案為：氫氧化鈉溶液；
②步驟Ⅲ的反應為偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
③實驗室進行“灼燒”是灼燒氫氧化鋁固體，固體灼燒所需陶瓷儀器為坩堝、泥三角；
故答案為：坩堝、泥三角；
④溶液2為碳酸氫鈉溶液和氯化鈉溶液，溶液中陰陽離子所帶電荷數相同，溶液中存在電荷守恒為：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（OH^-）+c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（Cl^-），向溶液2中滴加少量NaOH镕液和碳酸氫鈉反應生成碳酸鈉和水，NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，碳酸根離子濃度增大，碳酸濃度減小，$\frac{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$比值減小；
故答案為：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（OH^-）+c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（Cl^-）；變小；
（2）由于Al、Fe以及Fe₂O₃的物質的量關系無法確定，則不能確定溶液中Fe元素的存在形成是否有Fe³⁺，所得酸性溶液中，不能確定是否一定存在的陽離子為Fe³⁺；鋁熱反應需要引發劑引發高溫反應，用少量氯酸鉀和鎂條引發，點燃鎂條燃燒放熱使氯酸鉀分解生成氧氣助燃產生反應引發所需要的溫度發生反應，反應的化學方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，鋁熱反應所得的固體混合物，將其溶于足量H₂SO₄，滴加KSCN溶液無明顯現象，說明無鐵離子，但不能說明固體中不含氧化鐵，因為鋁熱反應生成鐵溶解于硫酸中鐵可以還原鐵離子為亞鐵離子，離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應結束后將所得固體溶于足量的稀硫酸，滴加KSCN溶液無明顯現象，不能確定該固體混合物中無Fe₂O₃，
故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；否．

點評 本題考查了鋁及其化合物性質的分析應用，主要是過程分析判斷，電解質溶液中離子性質和電荷守恒，實驗基本操作的應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．