Question

13．近年我國各地出現連續(xù)干旱，給生產生活帶來嚴重影響，為確保人，畜用水和安全，水的凈化和廢水的排放尤為重要．
Ⅰ．聚合氯化鋁晶體（[Al₂（OH）_nC1_6-n•xH₂O]_m）是一種高效無機水處理劑，它的制備原理是調節(jié)增大AlCl₃溶液的pH，通過促進其水解而結晶析出．利用高嶺土（化學組成為：A1₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、及少量雜質和水分，高嶺土在煅燒的過程中可除去雜質和水分）制備聚合氯化鋁，其制備過程有如圖兩種途徑：

（1）途徑I和途徑Ⅱ哪種更合理？
（2）途徑I中加入鋁粉最主要的目的是c．
a．中和過量的鹽酸    b．將Fe³⁺還原為便于人體吸收的Fe²⁺
c．除去溶液中的鐵元素    d．制備生成聚合氯化鋁所需要的AlCl₃
（3）加入碳酸鈣調節(jié)溶液pH至4.0～4.5的目的是促進AlCl₃水解，使晶體析出．
Ⅱ．我國廢水三級排放標準規(guī)定：廢水中苯酚的含量不得超過1.00mg/L．實驗室可用一定濃度的溴水測定某廢水中苯酚的含量，其原理如下：

（1）請完成相應的實驗步驟：
步驟l：準確量取25.00m1．待測廢水于250ml．錐形瓶中．
步驟2：將4.50mL0.02mol/L溴水迅速加人到錐形瓶中，塞緊瓶塞，振蕩．
步驟3：打開瓶塞，向錐形瓶中加人過量的0.1mol/LKI溶液，振蕩．
步驟4滴入2～3滴淀粉溶液，用0.01mol/L Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃溶液15.00mL．（反應原理：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆
步驟5：將實驗步驟1-4重復2次．
（2）該廢水中苯酚的含量為18.8mg/L．
（3）步驟3若持續(xù)時間較長，則測得的廢水中苯酚的含量偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．

Answer 1

分析 I．途徑I：向固體中加入過量稀鹽酸，發(fā)生反應：Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，向溶液中加入適量鋁粉，發(fā)生反應2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑、Al+3Fe³⁺=Al³⁺+3Fe²⁺、3Fe²⁺+2Al=2Al³⁺+3Fe，過濾除去濾渣SiO₂ 、Fe，濾液中只含AlCl₃；
途徑II：向固體中加入過量NaOH溶液，發(fā)生反應Al₂O₃+2NaOH=2 NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，過濾得到濾渣Fe₂O₃，濾液中含有NaAlO₂、Na₂SiO₃，然后向濾液中加入過量稀鹽酸，發(fā)生反應NaAlO₂+4HCl=NaCl+AlCl₃+2H₂O、Na₂SiO₃+2HCl=2NaCl+H₂SiO₃↓，需要過濾分離，濾液中含有NaCl、AlCl₃；
然濾液中加入碳酸鈣并調節(jié)溶液的pH至4.0-4.5，使促使氯化鋁水解結晶，然后蒸發(fā)濃縮得到聚合氯化鋁晶體（[Al₂（OH）_nC1_6-n•xH₂O]_m）；
Ⅱ．（1）步驟4，需要滴入淀粉溶液作指示劑，以便判斷反應終點；
（2）根據關系式：Br₂～I₂～2Na₂S₂O₃計算與苯酚反應后剩余的溴，進而計算與苯酚反應的溴，結合方程式計算廢水中苯酚的質量，可得廢水中苯酚的含量為；
（3）步驟3持續(xù)的時間長，導致KI被氧氣氧化，計算測定剩余溴的量偏大，則測定苯酚量減少．

解答 解：I．途徑I：向固體中加入過量稀鹽酸，發(fā)生反應：Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，向溶液中加入適量鋁粉，發(fā)生反應2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑、Al+3Fe³⁺=Al³⁺+3Fe²⁺、3Fe²⁺+2Al=2Al³⁺+3Fe，過濾除去濾渣SiO₂ 、Fe，濾液中只含AlCl₃；
途徑II：向固體中加入過量NaOH溶液，發(fā)生反應Al₂O₃+2NaOH=2 NaAlO₂+H₂O、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，過濾得到濾渣Fe₂O₃，濾液中含有NaAlO₂、Na₂SiO₃，然后向濾液中加入過量稀鹽酸，發(fā)生反應NaAlO₂+4HCl=NaCl+AlCl₃+2H₂O、Na₂SiO₃+2HCl=2NaCl+H₂SiO₃↓，需要過濾分離，濾液中含有NaCl、AlCl₃；
然濾液中加入碳酸鈣并調節(jié)溶液的pH至4.0-4.5，使促使氯化鋁水解結晶，然后蒸發(fā)濃縮得到聚合氯化鋁晶體（[Al₂（OH）_nC1_6-n•xH₂O]_m）．
（1）（1）①途徑Ⅰ中濾液中只含氯化鋁，途徑II濾液中含有NaCl、AlCl₃，且濾液中加入鹽酸，缺少過濾分離除去硅酸，所以途徑I更合理，
故答案為：途徑Ⅰ；
（2）途徑I中加入鋁粉最主要的目的是：除去溶液中的鐵元素，
故答案為：c；
（3）鋁離子水解：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，加入碳酸鈣，降低氫離子濃度促進鋁離子水解，有利于聚合氯化鋁晶體析出，
故答案為：促進AlCl₃水解，使晶體析出；
Ⅱ．（1）步驟4，硫代硫酸鈉溶液滴定碘單質，需要加入淀粉溶液做指示劑，滴入2～3滴淀粉溶液，再用0.01mol/L Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點；
故答案為；滴入2～3滴淀粉溶液；
②和碘化鉀反應的溴單質物質的量：
Br₂～I₂～2Na₂S₂O₃
1        2
n     0.01mol/L×0.015L
n=0.000075mol
n_總（Br₂）=0.0045L×0.02mol/L=0.00009mol，
故與苯酚反應的溴單質為0.00009mol-0.000075mol=0.000015mol
則苯酚物質的量=$\frac{1}{3}$×0.000015mol=0.000005mol
該廢水中苯酚的含量為0.000005mol×94g/mol÷0.025L=0.0188g/L=18.8mg/L，
故答案為：18.8；
③步驟3持續(xù)的時間長，導致KI被氧氣氧化，計算測定剩余溴的量偏大，則測定苯酚量減少，測定結果偏低；
故答案為：偏低．

點評 本題考查化學工藝流程制備方案、物質含量測定，屬于拼合型題目，設計對工藝流程的理解、除雜、氧化還原反應滴定應用等，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．