Question

8．聚合氯化鐵鋁（簡稱PAFC），其化學(xué)通式為：[Fe₂Al₃（OH）_aCl_b•zH₂O]_m．某同學(xué)為測定其組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①準(zhǔn)確稱取4.5050g樣品，溶于水，加入足量的稀氨水，過濾，將濾渣灼燒至質(zhì)量不再變化，得到2.3300g固體．②另準(zhǔn)確稱取等質(zhì)量樣品溶于水，在溶液中加入適量Zn粉和稀硫酸，將Fe³⁺完全還原為Fe²⁺．用0.1000mol•L^-1標(biāo)準(zhǔn)KMnO₄溶液滴定Fe²⁺，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為20.00mL．③另準(zhǔn)確稱取等質(zhì)量樣品，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標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗，測得的Al³⁺含量將偏低（填“偏高”、或“偏低”或“不變”）．
（2）實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)Fe³⁺常用的方法是向待測液中加入KSCN溶液，如果溶液變?yōu)榧t色，即可證明溶液中含有鐵離子．
（3）通過計(jì)算確定PAFC的化學(xué)式[Fe₂Al₃（OH）₉Cl₃•3H₂O]_m（寫出計(jì)算過程，m為聚合度，不必求出）．

Answer 1

分析 （1）若滴定管在使用前未用標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗，相當(dāng)于用的標(biāo)準(zhǔn)液的濃度偏小，所以用到的體積偏高，測得待測液中亞鐵離子的濃度偏大，即鐵離子偏大；
（2）實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)?zāi)橙芤菏欠窈�有Fe³⁺，常用的試劑為硫氰化鉀溶液，根據(jù)溶液是否變成紅色，證明溶液中是否存在鐵離子；
（3）①稱取樣品溶于水，加入足量的稀氨水，過濾，將濾渣灼燒至質(zhì)量不再變化，得到2.3300g固體是氧化鋁和氧化鐵；
②另準(zhǔn)確稱取等質(zhì)量樣品溶于水，在溶液中加入適量Zn粉和稀硫酸，將Fe³⁺完全還原為Fe²⁺，用0.1000mol•L^-1標(biāo)準(zhǔn)KMnO₄溶液滴定Fe²⁺，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為20.00mL，根據(jù)KMnO₄～5Fe²⁺～5Fe³⁺，可以計(jì)算鐵離子的量，根據(jù)①結(jié)合元素守恒計(jì)算Al元素的含量；
③另準(zhǔn)確稱取等質(zhì)量樣品，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，可以計(jì)算Cl元素的量．

解答 解：（1）若滴定管在使用前未用標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗，相當(dāng)于用的標(biāo)準(zhǔn)液的濃度偏小，所以用到的體積偏高，測得待測液中亞鐵離子的濃度偏大，即鐵離子偏大，測得的Al³⁺含量將偏低，故答案為：偏低；
（2）鐵離子能夠與硫氰根離子反應(yīng)生成紅色的絡(luò)合物硫氰化鐵，據(jù)此檢驗(yàn)鐵離子是否存在，所以檢驗(yàn)鐵離子是否存在的最簡便的方法為：向待測液中加入KSCN溶液，如果溶液變?yōu)榧t色，即可證明溶液中含有鐵離子，
故答案為：向待測液中加入KSCN溶液，如果溶液變?yōu)榧t色，即可證明溶液中含有鐵離子；
（3）①稱取樣品溶于水，加入足量的稀氨水，過濾，將濾渣灼燒至質(zhì)量不再變化，得到2.3300g固體是氧化鋁和氧化鐵；②另準(zhǔn)確稱取等質(zhì)量樣品溶于水，在溶液中加入適量Zn粉和稀硫酸，將Fe³⁺完全還原為Fe²⁺，用0.1000mol•L^-1標(biāo)準(zhǔn)KMnO₄溶液滴定Fe²⁺，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為20.00mL，根據(jù)KMnO₄～5Fe²⁺～5Fe³⁺，則Fe³⁺的物質(zhì)的量是0.5×20×10^-3mol=0.01mol，氧化鐵的質(zhì)量是0.01mol×0.5×160g/mol=0.8g，氧化鋁質(zhì)量=2.33g-0.8g=1.53g，所以
Al³⁺的物質(zhì)的量是0.03mol，
③另準(zhǔn)確稱取等質(zhì)量樣品，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，物質(zhì)的量是$\frac{4.3050g}{143.5g/mol}$=0.03mol，所以可以計(jì)算Cl元素的物質(zhì)的量是：0.03mol．根據(jù)電荷守恒：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，
綜上可知：n（Fe³⁺）：n（Al³⁺）：n（Cl^-）：n（OH^-）：n（H₂O）=1：3：3：9：3，所以PAFC的化學(xué)式為：[FeAl₃（OH）₉Cl₃•3H₂O]_m．
答：PAFC的化學(xué)式為[FeAl₃（OH）₉Cl₃•3H₂O]_m．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生物質(zhì)分子式的確定知識(shí)，注意物質(zhì)的性質(zhì)以及元素守恒、電荷守恒的應(yīng)用是解題的關(guān)鍵，難度很大．