Question

12．Al、Fe、Cu是生活中常見的金屬，也是應(yīng)用最廣泛的金屬．請(qǐng)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(yīng)，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式NaAlO₂
向反應(yīng)后的溶液中通入過(guò)量CO₂，反應(yīng)的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-
（2）鐵的復(fù)雜氧化物Fe₃O₄溶于稀硫酸生成兩種鹽，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₃O₄+4H₂SO₄=FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O
檢驗(yàn)反應(yīng)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(yīng)后的溶液中存在Fe²⁺；
納米級(jí)Fe₃O₄是一種吸附劑，在溶液中可發(fā)生如下反應(yīng)：Fe₃O₄+H₂O+O₂→Fe（OH）₃，每轉(zhuǎn)移1mol電子生成Fe（OH）₃的物質(zhì)的量為3mol．
（3）2.50g CuSO₄•5H₂O樣品受熱脫水過(guò)程的熱重曲線（樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線）如圖所示．
請(qǐng)回答下列問題：
Ⅰ．試確定b點(diǎn)時(shí)固體物質(zhì)的化學(xué)式CuSO₄•H₂O（要求寫出必要的推理過(guò)程）；
Ⅱ．取270℃所得樣品，于770℃灼燒得到的主要產(chǎn)物是黑色粉末和一種氧化性氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuSO₄$\frac{\underline{\;770℃\;}}{\;}$CuO+SO₃↑．把該黑色粉末溶解于稀硫酸中，經(jīng)濃縮、冷卻，有晶體析出，該晶體的化學(xué)式為CuSO₄•5H₂O．
Ⅲ.1000℃發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuO$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）鋁、氧化鋁、氫氧化鋁當(dāng)與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉；偏鋁酸鈉與過(guò)量二氧化碳反應(yīng)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(yīng)生成硫酸鐵和硫酸亞鐵，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；鐵離子和亞鐵離子同時(shí)存在時(shí)，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(jì)算出轉(zhuǎn)移1mol電子生成氫氧化鐵的物質(zhì)的量；
（3）Ⅰ．（1）CuSO₄•5H₂O受熱到102℃時(shí)開始脫水分解，113℃時(shí)可得到較穩(wěn)定的一種中間物，到258℃時(shí)才會(huì)繼續(xù)分解，113～258℃時(shí)失去的水的質(zhì)量為2.50g-1.78g=0.72g，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算失去水n值；
Ⅱ．根據(jù)產(chǎn)物性質(zhì)及圖象水解判斷770℃時(shí)的反應(yīng)產(chǎn)物，然后形成反應(yīng)的化學(xué)方程式；氧化銅與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，經(jīng)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(zhì)量變化判斷產(chǎn)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(yīng)，反應(yīng)中都生成了NaAlO₂，所以得到的溶液中溶質(zhì)為偏鋁酸鈉；偏鋁酸鈉與過(guò)量二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，反應(yīng)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(yīng)生成硫酸亞鐵和硫酸鐵，反應(yīng)的化學(xué)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(yàn)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(yīng)后的溶液中存在Fe²⁺；
Fe₃O₄中鐵元素的化合價(jià)為+$\frac{8}{3}$價(jià)，氫氧化鐵中鐵元素的化合價(jià)為+3價(jià)，則生成1mol氫氧化鐵轉(zhuǎn)移的電子為：（3-$\frac{8}{3}$）mol=$\frac{1}{3}$mol，則轉(zhuǎn)移1mol電子生成氫氧化鐵的物質(zhì)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(yīng)后的溶液中存在Fe²⁺； 3mol；
（3）Ⅰ．CuSO₄•5H₂O受熱到102℃時(shí)開始脫水分解，113℃時(shí)可得到較穩(wěn)定的一種中間物，到258℃時(shí)才會(huì)繼續(xù)分解，113～258℃時(shí)失去的水的質(zhì)量為2.50g-1.78g=0.72g，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)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(shí)固體b的化學(xué)式為CuSO₄•H₂O，
故答案為：CuSO₄•H₂O；
Ⅱ．2.5gCuSO₄•5H₂O的物質(zhì)的量為：$\frac{2.5g}{250g/mol}$=0.01mol，完全失去結(jié)晶水后的質(zhì)量為：160g/mol×0.01mol，則258℃～680℃時(shí)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(yīng)方程式為：CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+SO₃↑；CuO與稀硫酸反應(yīng)的產(chǎn)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(shí)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(zhì)的量為：$\frac{0.80g}{80g/mol}$=0.01mol，含有銅的質(zhì)量為：64g/mol×0.01mol=0.64g，則0.72g固體中含有的氧元素的質(zhì)量為：0.72g-0.64g=0.08g，含有氧元素的物質(zhì)的量為：$\frac{0.08g}{16g/mol}$=0.005mol，則該產(chǎn)物的化學(xué)式為：Cu₂O，根據(jù)化合價(jià)變化可知另一種產(chǎn)物為氧氣，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CuO$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑，
故答案為：CuO$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了常見金屬單質(zhì)及其化合物性質(zhì)的綜合應(yīng)用，題目難度中等，明確常見金屬單質(zhì)及其化合物性質(zhì)為解答關(guān)鍵，試題涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．