Question

(15分) 铝铁合金在微电机中有广泛应用，某兴趣小组为利用废弃的铝铁合金设计了如下实验流程制备聚合硫酸铁和明矾：

（1）聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂，微溶于乙醇，其化学式可表示为[Fe₂(OH)_x(SO₄)_y]_n。

①聚合硫酸铁可用于净水的原理是           。

②有人认为上述流程中的“氧化”设计存在缺陷，请提出改进意见：             ；浓缩时向其中加入一定量的乙醇，加入乙醇的目的是             。

③加入试剂Y的目的是调节pH，所加试剂Y为             ；溶液的pH对[Fe₂(OH) _x(SO₄)_y]_n 中x的值有较大影响（如图1所示），试分析pH过小（pH＜3）导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因：             。

图1                    图2

（2）明矾是一种常见铝钾硫酸盐。

①为充分利用原料， 试剂X应为               。

②请结合图2所示的明矾溶解度曲线，补充完整由滤液Ⅰ制备明矾晶体的实验步骤(可选用的试剂：废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精)：向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生，         ，得到明矾晶体。

Answer

（1）①聚合硫酸铁具有吸附作用；②将稀HNO3改为H2O2（或O2、O3等），降低聚合硫酸铁的溶解度，以便析出，所得产物易于干燥；③Fe2O3，pH过小，会抑制Fe3+的水解；（2）①KOH；②过滤，向所得滤液中加入稀硫酸，生成白色沉淀，继续滴加稀硫酸至生成的沉淀溶解；将所得溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，用酒精洗涤晶体，干燥。

【解析】

试题分析：（1）①净水的原因：利用表面积大，吸附水中的杂质，达到净水的目的，因此聚合硫酸铁净水的原因：聚合硫酸铁具有吸附性作用；②加入稀硝酸，发生氧化还原反应，自身被还原成NO，NO有毒，污染空气，因此把硝酸改为H2O2或O3或O2，聚合硫酸铁微溶于乙醇，加入乙醇的目的是降低聚合硫酸铁的溶解度，以便析出，乙醇易挥发，这样所得产物易于干燥；③调节pH需要加入不溶于水的物质，且不能引入新杂质，因此需要加入Fe2O3或Fe(OH)3，Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，pH减小，c(H＋)增大，抑制了Fe3＋的水解，因此x会减小；（2）①根据流程，从滤液1中经过多步得到明矾，根据Fe、Al的性质，Al溶解与碱，为Fe不溶于碱，因此加入的碱是KOH，然后过滤；②明矾的化学式KAl(SO4)2·12H2O，废弃铝铁合金，加入KOH溶液，金属铝转变成KAlO2，然后过滤，向所得滤液中加入稀硫酸，生成白色沉淀，继续滴加稀硫酸至生成的沉淀溶解；将所得溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，用酒精洗涤晶体目的减少明矾的溶解以及乙醇易挥发便于干燥，干燥。

考点：考查铝、铁及其化合物的性质、盐类水解、物质的分离和提纯等知识。