Question

铝、铁、铜的单质、合金及其化合物在生产生活中的应用日趋广泛．
（1）铁元素在元素周期表中的位置是

第四周期第VIII族

．
（2）铝电池性能优越，铝一空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示．
①该电池的总反应化学方程式为

4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃

；
②电池中NaCl的作用是

增强溶液的导电能力

．
（3）用铝电池电解CuSO₄溶液（电极均为铂电极），通电一段时间后，一极上析出红色固体，另一极的电极反应式为

4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O

，此时向溶液中加入8g CuO固体后可使溶液恢复到电解前的浓度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为

1.12

L．
（4）氯化铝广泛用于有机合成和石油工业的催化剂．将铝土矿粉混合后加热并通入氯气，可得到氯化铝，同时生成CO，写出该反应的化学方程式

Al₂O₃+3C+3Cl₂

△   .

2AlCl₃+3CO．

．
（5）三氧化二铁和氧化亚铜（Cu₂O）都是红色粉末，常用作颜料．已知氧化亚铜溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄．取少量Fe₂O₃和Cu₂O组成的混合物放入足量稀硫酸中．
①此过程中发生的反应有（用离子方程式表示）：
Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；

Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O

；

Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺

②设计实验证明反应后所得溶液中铁元素可能存在形式

取少量所得溶液于试管中，向其中滴加硫氰化钾溶液，若溶液变红则说明存在铁离子，反之则无，另取少量所得溶液于试管中，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色说明含有亚铁离子，不褪色说明没有亚铁离子

．
③若实验中观察到溶液变为蓝色且有固体剩余，则n（Cu₂O）

＞

n（Fe₂O₃）．（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

分析：（1）铁元素位于第四周期第VIII族；
（2）①铝和氧气、水能反应生成氢氧化铝；
②溶液中自由移动的离子浓度越大，溶液的导电性越强；
（3）用铝电池电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电；根据原子守恒计算氧气的体积；
（4）根据反应物、生成物和反应条件写出反应方程式；
（5）①将Fe₂O₃和Cu₂O组成的混合物放入足量稀硫酸中，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁与水，氧化亚铜与硫酸反应生成铜、硫酸铜与水，铜与硫酸铁反应生成硫酸亚铁、硫酸铜；
②铁离子能和硫氰化钾溶液反应生成络合物，溶液由黄色变为血红色；亚铁离子具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色；
③若实验中观察到溶液变为蓝色且有固体剩余，说明铜有剩余，溶液中硫酸铁完全转化为硫酸亚铁，根据①中的方程式计算判断．

解答：解：（1）铁是26号元素，位于第四周期第VIII族，故答案为：第四周期第VIII族；
（2）①铝和氧气、水能反应生成氢氧化铝，反应方程式为：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃，故答案为：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃；
②溶液中自由移动的离子浓度越大，溶液的导电性越强，水是弱电解质导电能力较小，为增大水的导电性，所以加入氯化钠，
故答案为：增强溶液的导电能力；
（3）用铝电池电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电而析出铜，阳极上电极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，向溶液中加入8gCuO固体后可使溶液恢复到电解前的浓度，则阳极上析出氧气的质量等于氧化铜中氧原子的质量，根据原子守恒知，氧气的体积=

8g 80g/mol ×16g/mol

32g/mol

×22.4L/mol=1.12L，故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，1.12L；
（4）加热条件下，氯气、氧化铝和碳反应生成氯化铝和一氧化碳，反应方程式为：Al₂O₃+3C+3Cl₂

△   .

2AlCl₃+3CO，
故答案为：Al₂O₃+3C+3Cl₂

△   .

2AlCl₃+3CO；
（5）①将Fe₂O₃和Cu₂O组成的混合物放入足量稀硫酸中废水反应，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铜与水，氧化亚铜与硫酸反应生成铜、硫酸铜与水，生成的铜与硫酸铁反应生成硫酸亚铁、硫酸铜，反应离子方程式依次为Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案为：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺；
②铁离子能和硫氰化钾溶液反应生成络合物，溶液由黄色变为血红色；亚铁离子具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以检验方法为：取少量所得溶液于试管中，向其中滴加硫氰化钾溶液，若溶液变红则说明存在铁离子，反之则无，另取少量所得溶液于试管中，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色说明含有亚铁离子，不褪色说明没有亚铁离子，
故答案为：取少量所得溶液于试管中，向其中滴加硫氰化钾溶液，若溶液变红则说明存在铁离子，反之则无，另取少量所得溶液于试管中，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色说明含有亚铁离子，不褪色说明没有亚铁离子；
③若实验中观察到溶液变为蓝色且有固体剩余，说明铜有剩余，溶液中硫酸铁完全转化为硫酸亚铁，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），则n（Cu₂O）＞2n（Fe₂O₃），．
故答案为：＞．

点评：本题考查电解原理、离子方程式的书写、离子检验等知识点，这些都是考试热点，铁离子和亚铁离子的检验中要会运用化学语言描述实验现象，为易错点．