Question

鋁、鐵、銅的單質、合金及其化合物在生產生活中的應用日趨廣泛．
（1）鐵元素在元素周期表中的位置是

第四周期第VIII族

．
（2）鋁電池性能優越，鋁一空氣電池以其環保、安全而受到越來越多的關注，其原理如圖所示．
①該電池的總反應化學方程式為

4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃

；
②電池中NaCl的作用是

增強溶液的導電能力

．
（3）用鋁電池電解CuSO₄溶液（電極均為鉑電極），通電一段時間后，一極上析出紅色固體，另一極的電極反應式為

4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O

，此時向溶液中加入8g CuO固體后可使溶液恢復到電解前的濃度，則電解過程中收集到的氣體在標準狀況下體積為

1.12

L．
（4）氯化鋁廣泛用于有機合成和石油工業的催化劑．將鋁土礦粉混合后加熱并通入氯氣，可得到氯化鋁，同時生成CO，寫出該反應的化學方程式

Al₂O₃+3C+3Cl₂

△   .

2AlCl₃+3CO．

．
（5）三氧化二鐵和氧化亞銅（Cu₂O）都是紅色粉末，常用作顏料．已知氧化亞銅溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄．取少量Fe₂O₃和Cu₂O組成的混合物放入足量稀硫酸中．
①此過程中發生的反應有（用離子方程式表示）：
Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；

Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O

；

Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺

②設計實驗證明反應后所得溶液中鐵元素可能存在形式

取少量所得溶液于試管中，向其中滴加硫氰化鉀溶液，若溶液變紅則說明存在鐵離子，反之則無，另取少量所得溶液于試管中，向其中滴加酸性高錳酸鉀溶液，溶液褪色說明含有亞鐵離子，不褪色說明沒有亞鐵離子

．
③若實驗中觀察到溶液變為藍色且有固體剩余，則n（Cu₂O）

＞

n（Fe₂O₃）．（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

分析：（1）鐵元素位于第四周期第VIII族；
（2）①鋁和氧氣、水能反應生成氫氧化鋁；
②溶液中自由移動的離子濃度越大，溶液的導電性越強；
（3）用鋁電池電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電；根據原子守恒計算氧氣的體積；
（4）根據反應物、生成物和反應條件寫出反應方程式；
（5）①將Fe₂O₃和Cu₂O組成的混合物放入足量稀硫酸中，氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵與水，氧化亞銅與硫酸反應生成銅、硫酸銅與水，銅與硫酸鐵反應生成硫酸亞鐵、硫酸銅；
②鐵離子能和硫氰化鉀溶液反應生成絡合物，溶液由黃色變為血紅色；亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
③若實驗中觀察到溶液變為藍色且有固體剩余，說明銅有剩余，溶液中硫酸鐵完全轉化為硫酸亞鐵，根據①中的方程式計算判斷．

解答：解：（1）鐵是26號元素，位于第四周期第VIII族，故答案為：第四周期第VIII族；
（2）①鋁和氧氣、水能反應生成氫氧化鋁，反應方程式為：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃，故答案為：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃；
②溶液中自由移動的離子濃度越大，溶液的導電性越強，水是弱電解質導電能力較小，為增大水的導電性，所以加入氯化鈉，
故答案為：增強溶液的導電能力；
（3）用鋁電池電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電而析出銅，陽極上電極反應式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，向溶液中加入8gCuO固體后可使溶液恢復到電解前的濃度，則陽極上析出氧氣的質量等于氧化銅中氧原子的質量，根據原子守恒知，氧氣的體積=

8g 80g/mol ×16g/mol

32g/mol

×22.4L/mol=1.12L，故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，1.12L；
（4）加熱條件下，氯氣、氧化鋁和碳反應生成氯化鋁和一氧化碳，反應方程式為：Al₂O₃+3C+3Cl₂

△   .

2AlCl₃+3CO，
故答案為：Al₂O₃+3C+3Cl₂

△   .

2AlCl₃+3CO；
（5）①將Fe₂O₃和Cu₂O組成的混合物放入足量稀硫酸中廢水反應，氧化鐵與硫酸反應生成硫酸銅與水，氧化亞銅與硫酸反應生成銅、硫酸銅與水，生成的銅與硫酸鐵反應生成硫酸亞鐵、硫酸銅，反應離子方程式依次為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺；
②鐵離子能和硫氰化鉀溶液反應生成絡合物，溶液由黃色變為血紅色；亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以檢驗方法為：取少量所得溶液于試管中，向其中滴加硫氰化鉀溶液，若溶液變紅則說明存在鐵離子，反之則無，另取少量所得溶液于試管中，向其中滴加酸性高錳酸鉀溶液，溶液褪色說明含有亞鐵離子，不褪色說明沒有亞鐵離子，
故答案為：取少量所得溶液于試管中，向其中滴加硫氰化鉀溶液，若溶液變紅則說明存在鐵離子，反之則無，另取少量所得溶液于試管中，向其中滴加酸性高錳酸鉀溶液，溶液褪色說明含有亞鐵離子，不褪色說明沒有亞鐵離子；
③若實驗中觀察到溶液變為藍色且有固體剩余，說明銅有剩余，溶液中硫酸鐵完全轉化為硫酸亞鐵，由Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺可知n（Cu）＞2n（Fe³⁺），由Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O可知n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃），由Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O可知n（Cu）=n（Cu₂O），則n（Cu₂O）＞2n（Fe₂O₃），．
故答案為：＞．

點評：本題考查電解原理、離子方程式的書寫、離子檢驗等知識點，這些都是考試熱點，鐵離子和亞鐵離子的檢驗中要會運用化學語言描述實驗現象，為易錯點．