Question

1．高效凈水劑聚合氯化鋁鐵（PAFC）的組成可表示為[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m，該物質廣泛應用于日常生活用水和工業廢水的處理，PAFC中鐵元素的化合價為+3．
某工廠欲以工業廢料（金屬鋁、鐵及其氧化物）為原料制取PAFC，設計如下流程：

①所得酸性溶液中，不能確定是否一定存在的陽離子是C
A、Al³⁺             B、Fe²⁺             C、Fe³⁺            D、H⁺
若向該酸性的溶液中加入過量的NaOH溶液，寫出Al³⁺轉化的離子方程式Al³⁺+4OH^-═[Al（OH）₄]^-；
②試劑X最好是下列中的C；反應的離子方程式是2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-．
A、Fe              B、HNO₃        C、氯水                D、Al
③水解形成的聚合物分散在水中的粒子直徑在1nm～100nm之間，請用簡單的方法驗證該分散系的簡單方法是用一束光通過混合物，產生丁達爾現象．

Answer 1

分析 該化合物中，Al元素化合價為+3價、Cl元素化合價為-1價、OH^-化合價為-1價，化合物中各元素化合價代數和為0，據此判斷Fe元素化合價；
廢料中加入過量稀鹽酸，Fe、Al、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃都和稀鹽酸反應，導致溶液中溶質為HCl、FeCl₂、AlCl₃，因為Al、Fe具有還原性、鐵離子具有氧化性，所以酸性溶液中不一定含有FeCl₃，向溶液中加入試劑X，然后加入HCl或NaOH調節溶液pH，最后水解聚合得到PAEC，PAEC中鐵元素化合價為+3價，酸性溶液中含有亞鐵離子，試劑X能氧化亞鐵離子且不能引進雜質，所以X最好是氯水，據此分析解答．

解答 解：該化合物中，Al元素化合價為+3價、Cl元素化合價為-1價、OH^-化合價為-1價，化合物中各元素化合價代數和為0，Fe元素化合價=（6-n）×1+n×1-3×1=+3，
故答案為：+3；
廢料中加入過量稀鹽酸，Fe、Al、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃都和稀鹽酸反應，導致溶液中溶質為HCl、FeCl₂、AlCl₃，因為Al、Fe具有還原性、鐵離子具有氧化性，所以酸性溶液中不一定含有FeCl₃，向溶液中加入試劑X，然后加入HCl或NaOH調節溶液pH，最后水解聚合得到PAEC，PAEC中鐵元素化合價為+3價，酸性溶液中含有亞鐵離子，試劑X能氧化亞鐵離子且不能引進雜質，所以X最好是氯水；
①加入的鹽酸足量，Fe、Al、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃都和稀鹽酸反應，導致溶液中溶質為HCl、FeCl₂、AlCl₃，因為Al、Fe具有還原性、鐵離子具有氧化性，所以酸性溶液中不一定含有FeCl₃；鋁離子和足量氫氧根離子反應生成四羥基合鋁酸根離子，離子方程式為Al³⁺+4OH^-═[Al（OH）₄]^-，
故答案為：C；Al³⁺+4OH^-═[Al（OH）₄]^-；
②酸性溶液中含有亞鐵離子，試劑X能氧化亞鐵離子且不能引進雜質，所以X最好是氯水，鐵、Al沒有氧化性，硝酸具有氧化性但產生新的雜質，故選氯水，亞鐵離子和氯氣反應生成氯化鐵，離子方程式為2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，
故答案為：C；2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-；
③水解形成的聚合物分散在水中的粒子直徑在1nm～100nm之間，則該分散系為膠體，膠體具有丁達爾效應，其檢驗方法為用一束光通過混合物，產生丁達爾現象，
故答案為：用一束光通過混合物，產生丁達爾現象．

點評 本題考查混合物的分離和提純，為高頻考點，涉及氧化還原反應、膠體性質、離子反應等知識點，明確流程圖中發生的反應及溶液中溶質及其性質是解本題關鍵，注意除雜時不能產生新的雜質，為易錯點．