Question

13．聚合硫酸鋁鐵[Al_aFe_b（OH）_m（SO₄）_n•xH₂O]是一種新型高效凈水劑，廣泛應(yīng)用于工業(yè)污染水的處理．
（1）聚合硫酸鋁鐵能夠凈水的原因是聚合硫酸鋁鐵溶于水電離的Al³⁺、Fe³⁺可以水解形成膠體，具有吸附性．
（2）Al_aFe_b（OH）_m（SO₄）_n•xH₂O中a、b、m、n的代數(shù)關(guān)系式為3a+3b=m+2n．
（3）為了測(cè)定聚合硫酸鋁鐵的組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
步驟一：準(zhǔn)確稱(chēng)取8.810g樣品溶于150mL 0.100mol•L^-1稀硫酸，恰好完全反應(yīng)后，加入BaCl₂溶液至沉淀完全，過(guò)濾、洗滌、干燥至恒重，得到白色固體10.485g；
步驟二：另取相同質(zhì)量的樣品，溶于過(guò)量的氫碘酸，以磁力攪拌機(jī)攪拌，充分反應(yīng)后，以0.500mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至淺黃色，滴入幾滴淀粉溶液，再滴定至終點(diǎn)，消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL．（已知：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆）
①步驟二中使用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌的目的是混勻反應(yīng)物，確保反應(yīng)完全．
②通過(guò)計(jì)算確定聚合硫酸鋁鐵的化學(xué)式（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．

Answer 1

分析 （1）Al³⁺、Fe³⁺水解形成膠體，膠體具有吸附性；
（2）根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0確定這幾個(gè)字母之間的關(guān)系；
（3）①攪拌可以是反應(yīng)物混合均勻；
②根據(jù)消耗的鹽酸計(jì)算n（OH^-），根據(jù)與BaCl₂反應(yīng)沉淀的沉淀的質(zhì)量求出n（SO₄^2-），根據(jù)與碘離子反應(yīng)的關(guān)系求出n（Fe³⁺），根據(jù)電荷守恒計(jì)算n（Al³⁺），再根據(jù)總質(zhì)量求出水的質(zhì)量及物質(zhì)的量，根據(jù)物質(zhì)的量之比確定化學(xué)式．

解答 解：（1）聚合硫酸鋁鐵[Al_aFe_b（OH）_m（SO₄）_n•xH₂O]在水中能夠電離出Al³⁺、Fe³⁺，Al³⁺、Fe³⁺水解形成膠體，膠體具有吸附性，能夠吸附水中的懸浮顆粒，從而起到凈水的作用；
故答案為：聚合硫酸鋁鐵溶于水電離的Al³⁺、Fe³⁺可以水解形成膠體，具有吸附性；
（2）Al_aFe_b（OH）_m（SO₄）_n•xH₂O中中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0，所以3a+3b+（-1）×m+（-2）×2=0，所以得3a+3b=m+2n，
故答案為：3a+3b=m+2n；
（3）①攪拌可以是反應(yīng)物混合均勻，有利于反應(yīng)物充分接觸，使反應(yīng)物完全反應(yīng)；
故答案為：混勻反應(yīng)物，確保反應(yīng)完全；
②n（OH^-）=2n（H₂SO₄）=0.15L×0.100 mol•L^-1×2=0.03mol，
n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）-n（H₂SO₄）=$\frac{10.4850g}{233g•mol{\;}^{-1}}$-0.15L×0.100 mol•L^-1=0.03mol，
已知：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，則2Fe³⁺～I(xiàn)₂～2Na₂S₂O₃，
n（Fe³⁺）=n（Na₂S₂O₃）=0.02L×0.500 mol•L^-1=0.01mol，
在Al_aFe_b（OH）_m（SO₄）_n中離子所帶電荷守恒，
則n（Al³⁺）=$\frac{1}{3}$×（0.03mol+0.03mol×2-0.01mol×3）=0.02mol
8.810g樣品中水的質(zhì)量：m（H₂O）=8.810g-0.02mol×27g•mol^-1-0.01mol×56 g•mol^-1-0.03mol×17 g•mol^-1-0.03mol×96 g•mol^-1=4.32 g，
則n（H₂O）=$\frac{4.32g}{18g/mol}$=0.24mol，
所以n（Al³⁺）：n（Fe³⁺）：n（OH^-）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=2：1：3：3：24
則硫酸鋁鐵的化學(xué)式為：Al₂Fe（OH）₃（SO₄）₃•24H₂O；
答：聚合硫酸鋁鐵的化學(xué)式為Al₂Fe（OH）₃（SO₄）₃•24H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究物質(zhì)的組成、膠體的性質(zhì)、化合物中化合價(jià)的關(guān)系等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，注意把握物質(zhì)化學(xué)式的確定方法．