鐵鋁及其化合物的創新實驗題

文章編號：1005－6629(2007)04－0072－01中圖分類號：G632.479 文獻標識碼：B

以元素化合物的性質為載體，結合新信息設置綜合實驗題，是近幾年高考常見的命題方式。本文以鐵、鋁及其化合物性質創新實驗題為例，分析高考實驗命題的特點，供大家參考。

例題. 一種新型高效凈水劑PAFC(聚合氯化鐵鋁[AlFe(OH)nCl6-n]m)，廣泛用于日常生活用水和工業污水的處理。某化工廠欲以工業生產廢料(金屬鐵、鋁及其氧化物)為原料制取PAFC，設計生產流程如下：

請回答下列問題：

(1)用10mol/L的濃鹽酸配制2mol/L的稀鹽酸，所用玻璃儀器除量筒和玻璃棒外，還有___。

A.容量瓶B.燒杯 C.燒瓶D.膠頭滴管

(2)步驟I中加入過量稀鹽酸的目的是_____________。

(3)下列關于PAFC的說法中正確的是()

A.PAFC是一種無機高分子化合物

B.PAFC中Fe顯+2價

C.PAFC溶于水能電離出OH-，是一種堿

D.PAFC在強酸性和強堿性溶液中均不能穩定存在

(4)步驟II中取樣分析的目的是()

A.測定溶液中Fe2+與Fe3+的含量比

B.測定原料是否完全溶解

C.測定溶液中Fe2+的含量，以確定加入NaClO3

D.測定溶液中Al3+的含量

(5)寫出向溶液中加入NaClO3時，發生反應的離子方程式為____________。

該化工廠的化驗室為測定產品PAFC中Al和Fe的含量，進行下列試劑的選擇和基本操作：

(6)測定時所需的試劑有_______。

A.NH3·H2OB.NaOHC.CO2D.NaClO3

(7)測定時，直接測定的是________和_________的質量(填化學式)。

(8)在測定過程中的操作順序是______________(按操作選擇順序選擇填寫)。

A.萃取B.分液C.過濾D.蒸發

E.洗滌F.稱量G.灼燒H.冷卻

解析：

本題以鐵、鋁及其化合物在實際生產生活中的應用為試題背景，不但涉及了鐵、鋁及其化合物的性質、鹽類的水解、氧化還原反應等重要基礎知識，而且還考查了一定物質的量濃度溶液的配制、定量測定、實驗分析、基本操作等實驗內容。充分體現了高考實驗命題的特點，具有較高的綜合性。

(1)配制一定物質的量濃度的溶液的主要步驟是：計算、稱量(或量取)、溶解、定容。所以還需要的玻璃儀器有容量瓶、燒杯、膠頭滴管。（編者：對配置稀鹽酸的濃度準確度要求不高，可用量筒和燒杯即可）

(2)原料(金屬鐵、鋁及其氧化物)與稀鹽酸反應后生成FeCl2、FeCl3、AlCl3，均為強酸弱堿鹽，能發生水解，加入過量稀鹽酸能抑制Fe2+、Fe3+、Al3+的水解。

(3)依據PAFC的化學式[AlFe(OH)nCl6-n]m可知是高分子化合物；Al的化合價為+3，OH的化合價為-1，Cl的化合價為-1，則依據“化合價代數和為零”的原則計算，Fe的化合價為+3；PAFC溶于水，電離出OH-和Cl-兩種陰離子，所以不是堿；因為PAFC中有Al3+和OH-，所以既能溶于強酸性溶液，也能溶于強堿性溶液。

(4)依據生產流程可知，步驟II中取樣分析的目的與A、D選項無關；目的是測定溶液中Fe2+的含量，以確定氧化Fe2+所需NaClO3的量；而原料是否完全溶解，只需觀察溶液是否澄清即可。

(5)依據生產流程可知，在酸性條件下，Fe2+被氧化為Fe3+，ClO3-被還原為Cl-，離子方程式為6Fe2++6H++ClO3-=6Fe3++Cl-+3H2O

(6)～(8)要測定Al和Fe的含量，應將Al3+和Fe3+轉化為Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，而Al(OH)3溶于強堿性溶液，所以應先加入過量的NaOH溶液， 使Fe3+完全轉化為 Fe(OH)3 沉淀，此時Al3+完全轉化為AlO2-， 再向溶液中通入過量的CO2， 使AlO2-完全轉化為Al(OH)3； 然后分別進行過濾、洗滌；而Al(OH)3和Fe(OH)3不穩定， 干燥時易分解，則不能準確測定Al(OH)3和Fe(OH)3的質量，所以應采取對 Al(OH)3 和Fe(OH)3進行加熱灼燒， 使其生成穩定的 Al2O3 和Fe2O3， 并準確測定其質量。

參考答案：

(1)A B D;(2)抑制Fe2+、Fe3+、Al3+的水解；(3)AD；(4)C；(5)6Fe2++6H++ClO3-=6Fe3++Cl-+3H2O；(6)BC; (7)Al2O3Fe2O3;(8)C E G H F

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