Question

15．鐵、鋁、銅及其化合物在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應用．請回答下列問題：
（1）鋁離子的結構示意圖為．
（2）制造電路板的工藝中，F(xiàn)eCl₃溶液可以蝕刻銅箔，該反應的離子方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
（3）氫氧化鋁是醫(yī)用的胃酸中和劑的一種．用離子方程式表示其作用機理是Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O．
（4）與明礬相似，硫酸鐵也可用作絮凝劑，在使用時發(fā)現(xiàn)硫酸鐵并不能使酸性廢水中的懸浮物沉降除去，其原因是Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺酸性廢水抑制Fe³⁺的水解，使其不能生成有吸附作用的Fe（OH）₃膠體．
（5）下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性的判斷都正確的是B （填字母序號）．

選項	陳述Ⅰ	陳述Ⅱ	判斷
A	鐵是地殼中含量最高的金屬元素	鐵是人類最早使用的金屬材料	Ⅰ對；Ⅱ?qū)Γ?/TD>
B	常溫下鐵與稀硫酸反應生成氫氣	高溫下氫氣能還原氧化鐵生成鐵	Ⅰ對；Ⅱ?qū)Γ?/TD>
C	鐵比鋁更易銹蝕	鋁比鐵活潑	Ⅰ錯；Ⅱ?qū)Γ?/TD>
D	鋁在空氣中表面生成致密氧化膜	可用鋁罐儲存運輸濃硫酸、濃硝酸	Ⅰ錯；Ⅱ?qū)Γ?/TD>

（6）鋼鐵的析氫腐蝕簡單示意圖如圖所示，正極的電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑．該圖某處稍作修改即可成為鋼鐵電化學防護的簡單示意圖，其中一種方法是將C換成Zn等比Fe活潑的金屬，請完善另一種方法的示意圖．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鋁離子核內(nèi)有13個質(zhì)子，核外有10個電子，據(jù)此書寫該離子的結構示意圖；
（2）FeCl₃溶液與銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅，據(jù)此書寫反應的離子方程式；
（3）氫氧化具有弱堿性可以中和胃酸，與鹽酸反應生成氯化鋁和水；
（4）硫酸鐵可用作絮凝劑的原理為三價鐵離子水解生成氫氧化鐵的膠體具有吸附性，但在酸性廢水抑制Fe³⁺的水解，使其不能生成有吸附作用的Fe（OH）₃膠體；
（5）A．地殼中含量最高的金屬元素是鋁，人類最早使用的金屬材料是銅；
B．常溫下鐵與稀硫酸反應生成氫氣，高溫下氫氣能還原氧化鐵得到鐵；
C．在金屬活動性順序表中，鋁排在鐵的前面，比鐵活潑，但由于鋁表面在空氣中表面生成致密氧化膜，所以鐵比鋁更易銹蝕；
D．鋁在空氣中表面生成致密氧化膜，鋁遇濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化，據(jù)此判斷；
（6）鋼鐵的析氫腐蝕，正極氫離子得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣；要防止鐵的腐蝕，可以將碳換成鋅，形成原電池，采取犧牲陽極的陰極保護法，也可以采用外接電源的陰極保護法．

解答 解：（1）因為鋁離子核內(nèi)有13個質(zhì)子，核外有10個電子，所以鋁離子的結構示意圖為；故答案為：；
（2）FeCl₃溶液與銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅，則反應的離子方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（3）氫氧化具有弱堿性可以中和胃酸，與鹽酸反應生成氯化鋁和水，離子方程式為：Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O；故答案為：Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O；
（4）硫酸鐵可用作絮凝劑的原理為三價鐵離子水解生成氫氧化鐵的膠體具有吸附性，但在酸性廢水抑制Fe³⁺的水解，使其不能生成有吸附作用的Fe（OH）₃膠體；故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺酸性廢水抑制Fe³⁺的水解，使其不能生成有吸附作用的Fe（OH）₃膠體；
（5）A．地殼中含量最多的前五種元素：氧、硅、鋁、鐵、鈣，所以地殼中含量最多的金屬元素是鋁，Ⅰ錯誤；由于銅的活動性比較弱，以單質(zhì)形式存在的比較多，所以是人類最早使用的金屬材料，Ⅱ錯，故A錯誤；
B．鐵的金屬活動性比氫強，鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，反應的化學方程式為：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑Ⅰ對，氫氣與氧化鐵在高溫條件下反應生成鐵和水．該反應的化學方程式為：3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3H₂OⅡ?qū)�，故B正確；
C．在金屬活動性順序表中，鋁排在鐵的前面，比鐵活潑，則Ⅱ?qū)Γ�但由于鋁表面在空氣中表面生成致密氧化膜，所以鐵比鋁更易銹蝕，則Ⅰ對，故C錯誤；
D．鋁在空氣中表面生成致密氧化膜則Ⅰ對，因為鋁遇濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化，所以可以用鋁罐儲存運輸濃硫酸、濃硝酸，則Ⅱ?qū)�，故D錯誤；
故選B；
（6）鋼鐵的析氫腐蝕，正極氫離子得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣，電極反應式為：2H ⁺+2e^-=H₂↑；要防止鐵的腐蝕，可以將碳換成鋅，形成原電池，采取犧牲陽極的陰極保護法，也可以采用外接電源的陰極保護法，所以應將鐵與負極相連作陰極，圖為：；
故答案為：2H ⁺+2e^-=H₂↑；．

點評 本題考查較為綜合，涉及金屬的性質(zhì)的綜合應用，為高頻考點，側(cè)重于學生的分析能力和元素化合物知識的綜合理解和運用的考查，難度不大，注意相關基礎知識的積累．