Question

铁、铝、铜及其化合物在生产、生活中有广泛的用途，试回答下列问题：
（1）铝的原子结构示意图为

 

；铁、铝、铜三种金属的金属活动性由弱到强的排列顺序是

 

．
（2）制造电路板的工艺中，FeCl₃溶液可以蚀刻铜箔，请写出该反应的离子方程式：

 

．
（3）如图装置中，铁作

 

极，铜电极的电极反应式为

 

．
（4）已知铜与稀硫酸不反应，但铜片在稀硫酸中长时间加热时溶液会呈蓝色，请用化学方程式表示其原因：

 

．
（5）氯化铝广泛用作有机合成和石油工业的催化剂．将铝土矿粉（主要成分为A12 03）与焦炭混合后加热并通人氯气，可得到氯化铝，同时生成CO，写出该反应的化学方程式：

 

，该反应的氧化剂是

 

．
（6）某校兴趣小组为测定一种铁铝硅合金（Fe_xAl_ySi_z） 粉末的组成，提出如下方案：准确称取1.46g该合金粉末，加入过量盐酸溶液，充分反应后过滤，测定剩余固体质量0.07g．向滤液中滴加足量NaOH浓溶液，充分搅拌、过滤、洗涤得固体．再将所得固体充分加热、灼烧，得红棕色粉末1.60g，通过计算确定此合金的组成为

 

 （填化学式）．

Answer 1

考点：常见金属元素的单质及其化合物的综合应用,化学方程式的有关计算,原电池和电解池的工作原理

专题：计算题,元素及其化合物

分析：（1）铝的核电荷数为13，最外层3个 电子，结合河外电子排布规律写出；依据金属活动顺序表判断活泼性；
（2）铁离子具有氧化性氧化铜生成铜离子和亚铁离子；
（3）装置图是原电池装置，铁做负极是失电子生成亚铁离子，铜做正极，溶液中铜离子得到电子析出铜；
（4）铜片在稀硫酸中长时间加热时溶液会呈蓝色是因为铜和氧气反应生成氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜溶液呈蓝色；
（5）根据反应物、生成物和反应条件写出配平反应方程式；
（6）合金溶于过量盐酸铁和铝反应，剩余固体质量为硅的质量，计算得到n（Si），加入过量氢氧化钠溶液铝离子反应全部变化为偏铝酸钠，铁离子生成氢氧化铁过滤、洗涤得固体．再将所得固体充分加热、灼烧，得红棕色粉末1.60g为Fe₂O₃，计算得到铁元素物质的量，结合质量守恒计算合金中铝元素物质的量得到化学式；

解答： 解：（1）铝的原子结构示意图为，依据金属活动顺序表得到铁、铝、铜三种金属的金属活动性由弱到强的排列顺序是铜＜铁＜铝（或Cu＜Fe＜Al）；
故答案为：；铜＜铁＜铝（或Cu＜Fe＜Al）；
（2）FeCl₃溶液可以蚀刻铜箔，因为铁离子具有氧化性，将铜单质氧化生成铜离子和亚铁离子，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案为：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（3）装置图是原电池装置，铁做负极是失电子生成亚铁离子，Fe-2e^-=Fe²⁺，铜做正极，溶液中铜离子得到电子析出铜，电极反应Cu²⁺+2e^-═Cu；
故答案为：负；Cu²⁺+2e^-═Cu；
（4）因溶液中有氧气，加热能与铜反应生成氧化铜：2Cu+O₂

△   .

2CuO，氧化铜再与硫酸反应：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O，两式相加：2Cu+O₂+2H₂SO₄

△   .

2CuSO₄+2H₂O，
故答案为：2Cu+O₂+2H₂SO₄

△   .

2CuSO₄+2H₂O；
（5）根据题意知，反应物是氧化铝、碳和氯气，反应条件是加热，生成物是氯化铝和一氧化碳，所以其反应方程式为：Al₂O₃+3C+3Cl₂

△   .

2AlCl₃+3CO，反应中氯元素化合价从0价变化为-1价，化合价降低做氧化剂，碳元素化合价0价变化为+2价，失电子做还原剂；
故答案为：Al₂O₃+3Cl₂+3C

△   .

2AlCl₃+3CO；Cl₂；
（6）准确称取1.46g该合金粉末，加入过量盐酸溶液，充分反应后过滤，铁和铝全部溶解，测定剩余固体质量0.07g为硅．n（Si）=

0.07g

28g/mol

=0.0025mol，向滤液中滴加足量NaOH浓溶液，铝离子反应生成偏铝酸钠，充分搅拌、过滤、洗涤得固体．判断为Fe（OH）₃，再将所得固体充分加热、灼烧，得红棕色粉末1.60g为Fe₂O₃，铁的物质的量n（Fe）=

1.60g

160g/mol

×2=0.02mol，n（Al）=

1.46g-0.07g-0.02mol×56g/mol

27g/mol

=0.01mol；n（Fe）：n（Al）：n（Si）=0.02：0.01：0.0025=8：4：1；
化学式为：Fe₈Al₄Si；
故答案为：Fe₈Al₄Si．

点评：本题考查了物质性质的分析应用，主要是氧化还原反应的离子方程式和化学方程式书写，元素守恒计算物质化学式是解题关键，题目难度中等．