Question

12．Al、Fe、Cu是生活中常見的金屬，也是應用最廣泛的金屬．請回答下列問題：

（1）將Al、Al₂O₃和Al（OH）₃的混合物恰好與NaOH溶液反應，反應后溶液中溶質的化學式NaAlO₂
向反應后的溶液中通入過量CO₂，反應的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-
（2）鐵的復雜氧化物Fe₃O₄溶于稀硫酸生成兩種鹽，則反應的化學方程式為Fe₃O₄+4H₂SO₄=FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O
檢驗反應后的溶液中存在Fe²⁺的具體操作是取少量溶液于試管中，滴加酸性高錳酸鉀溶液，若溶液紫色褪去，則反應后的溶液中存在Fe²⁺；
納米級Fe₃O₄是一種吸附劑，在溶液中可發(fā)生如下反應：Fe₃O₄+H₂O+O₂→Fe（OH）₃，每轉移1mol電子生成Fe（OH）₃的物質的量為3mol．
（3）2.50g CuSO₄•5H₂O樣品受熱脫水過程的熱重曲線（樣品質量隨溫度變化的曲線）如圖所示．
請回答下列問題：
Ⅰ．試確定b點時固體物質的化學式CuSO₄•H₂O（要求寫出必要的推理過程）；
Ⅱ．取270℃所得樣品，于770℃灼燒得到的主要產物是黑色粉末和一種氧化性氣體，該反應的化學方程式為CuSO₄$\frac{\underline{\;770℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑．把該黑色粉末溶解于稀硫酸中，經濃縮、冷卻，有晶體析出，該晶體的化學式為CuSO₄•5H₂O．
Ⅲ.1000℃發(fā)生反應的化學方程式為CuO$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）鋁、氧化鋁、氫氧化鋁當與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉；偏鋁酸鈉與過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉；
（2）Fe₃O₄的氧化物的寫成FeO•Fe₂O₃，則四氧化三鐵與稀硫酸反應生成硫酸鐵和硫酸亞鐵，據(jù)此寫出反應的化學方程式；鐵離子和亞鐵離子同時存在時，具有亞鐵離子需要用酸性高錳酸鉀溶液；根據(jù)電子守恒計算出轉移1mol電子生成氫氧化鐵的物質的量；
（3）Ⅰ．（1）CuSO₄•5H₂O受熱到102℃時開始脫水分解，113℃時可得到較穩(wěn)定的一種中間物，到258℃時才會繼續(xù)分解，113～258℃時失去的水的質量為2.50g-1.78g=0.72g，根據(jù)反應的化學方程式計算失去水n值；
Ⅱ．根據(jù)產物性質及圖象水解判斷770℃時的反應產物，然后形成反應的化學方程式；氧化銅與稀硫酸反應生成硫酸銅，經濃縮、冷卻析出的晶體為CuSO₄•5H₂O；
Ⅲ．根據(jù)Ⅱ可知1000℃后CuO加熱分解，根據(jù)質量變化判斷產物，然后寫出方程式．

解答 解：（1）將Al、Al₂O₃和Al（OH）₃的混合物恰好與NaOH溶液反應，反應中都生成了NaAlO₂，所以得到的溶液中溶質為偏鋁酸鈉；偏鋁酸鈉與過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，反應的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：NaAlO₂；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（2）Fe₃O₄的氧化物的表示形式可以寫成FeO•Fe₂O₃，稀硫酸與四氧化三鐵反應生成硫酸亞鐵和硫酸鐵，反應的化學方程式為：Fe₃O₄+4H₂SO₄=FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O；
由于溶液中含有鐵離子和亞鐵離子，則檢驗亞鐵離子選用酸性高錳酸鉀溶液，方法為：取少量溶液于試管中，滴加酸性高錳酸鉀溶液，若溶液紫色褪去，則反應后的溶液中存在Fe²⁺；
Fe₃O₄中鐵元素的化合價為+$\frac{8}{3}$價，氫氧化鐵中鐵元素的化合價為+3價，則生成1mol氫氧化鐵轉移的電子為：（3-$\frac{8}{3}$）mol=$\frac{1}{3}$mol，則轉移1mol電子生成氫氧化鐵的物質的量為：$\frac{1mol}{\frac{1}{3}mol}$mol=3mol，
故答案為：Fe₃O₄+4H₂SO₄=FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O； 取少量溶液于試管中，滴加酸性高錳酸鉀溶液，若溶液紫色褪去，則反應后的溶液中存在Fe²⁺； 3mol；
（3）Ⅰ．CuSO₄•5H₂O受熱到102℃時開始脫水分解，113℃時可得到較穩(wěn)定的一種中間物，到258℃時才會繼續(xù)分解，113～258℃時失去的水的質量為2.50g-1.78g=0.72g，根據(jù)反應的化學方程式可知：
CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄•（5-n）H₂O+nH₂O
250                           18n
2.50g                      2.50g-1.78g=0.72g，
解的：n=4
113～258℃時固體b的化學式為CuSO₄•H₂O，
故答案為：CuSO₄•H₂O；
Ⅱ．2.5gCuSO₄•5H₂O的物質的量為：$\frac{2.5g}{250g/mol}$=0.01mol，完全失去結晶水后的質量為：160g/mol×0.01mol，則258℃～680℃時為CuSO₄，溫度升高到680℃后硫酸銅分解生成黑色的氧化銅和三氧化硫，反應方程式為：CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+SO₃↑；CuO與稀硫酸反應的產物是硫酸銅和水，蒸發(fā)濃縮、冷卻得到的晶體為CuSO₄•5H₂O，
故答案為：CuSO₄$\frac{\underline{\;770℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑；CuSO₄•5H₂O；
Ⅲ．1000℃時氧化銅在加熱條件下發(fā)生分解，根據(jù)圖象可知，0.80g氧化銅加熱后變?yōu)?.72g，0.80gCuO的物質的量為：$\frac{0.80g}{80g/mol}$=0.01mol，含有銅的質量為：64g/mol×0.01mol=0.64g，則0.72g固體中含有的氧元素的質量為：0.72g-0.64g=0.08g，含有氧元素的物質的量為：$\frac{0.08g}{16g/mol}$=0.005mol，則該產物的化學式為：Cu₂O，根據(jù)化合價變化可知另一種產物為氧氣，則該反應的化學方程式為：CuO$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑，
故答案為：CuO$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑．

點評 本題考查了常見金屬單質及其化合物性質的綜合應用，題目難度中等，明確常見金屬單質及其化合物性質為解答關鍵，試題涉及的知識點較多，綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學計算能力．