Question

【題目】聚合硫酸鐵、明礬可用作凈水劑。某課題組擬以廢棄的鋁鐵合金為原料制備聚合硫酸鐵和明礬，設(shè)計(jì)化工流程如下：

(1)聚合硫酸鐵能溶于水，微溶于乙醇，其化學(xué)式可表示為[Fe2(OH)x(SO4)y]n。

①在聚合硫酸鐵中，x、y之間的關(guān)系是_______。試劑X中溶質(zhì)的化學(xué)式為________。

②上述流程圖中的“氧化”設(shè)計(jì)存在缺陷，請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)意見(jiàn)；____________________為了降低聚合硫酸鐵的溶解度，在濃縮過(guò)程中加入適量的溶劑是________(填結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。

③加入試劑Y的目的是為了調(diào)節(jié)溶液的PH，若Y為氧化物，寫(xiě)出調(diào)節(jié)PH的離子方程式：________；溶液的pH對(duì)[Fe2(OH)x(SO4)y]n中x的值有較大影響(如圖A所示)，試分析pH過(guò)小(pH≤3.0)導(dǎo)致聚合硫酸鐵中x的值減小的原因：________。

(2)明礬的化學(xué)式為KAl(SO4)2·12H2O。圖B為明礬的溶解度隨溫度變化的曲線，由濾液Ⅰ制備明礬晶體的流程如下(供選用的試劑：廢棄的鋁鐵合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精)：

①試劑1是____；操作1的名稱是________。

②結(jié)晶措施是________。

Answer 1

【答案】x+2y=6 KOH 將稀硝酸改為雙氧水或通入氧氣 CH3CH2OH Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O 抑制Fe3+水解 廢棄過(guò)濾的鋁鐵合金 蒸發(fā)濃縮 冷卻或冷卻熱飽和溶液

【解析】

(1) ①根據(jù)化合物中化合價(jià)代數(shù)和為0分析，有關(guān)系式為：x+2y=6。廢棄的鋁鐵合金加入試劑X將鐵和鋁元素分離，且最后得到明礬，說(shuō)明加入試劑中含有鉀元素，且為堿性，所以試劑X為KOH。② 因?yàn)樽詈蟮玫降奈镔|(zhì)中不含硝酸根離子,且硝酸反應(yīng)后會(huì)生成有毒氣體——氮的氧化物，所以應(yīng)將稀硝酸改為雙氧水或通入氧氣。因?yàn)榫酆狭蛩徼F能溶于水，微溶于乙醇，為了降低聚合硫酸鐵的溶解度，所以在濃縮過(guò)程中加入適量的CH3CH2OH。③加入一種氧化劑調(diào)節(jié)溶液的pH且不引入雜質(zhì)，則加入氧化鐵，離子方程式為：Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O。因?yàn)殍F離子水解顯酸性，pH小會(huì)抑制Fe3+水解，使x變小。 (2) 濾液Ⅰ含有氫氧化鉀和偏鋁酸根離子，所以加入廢棄過(guò)濾的鋁鐵合金再次溶解金屬鋁，然后蒸發(fā)濃縮得到偏鋁酸鉀飽和溶液，再加入硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁鉀，最后冷卻或冷卻熱飽和溶液即可得到明礬晶體。