Question

4．鐵、鋁、銅及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛的用途，試回答下列問題：
（1）制造電路板的工藝中，F(xiàn)eCl₃溶液可以蝕刻銅箔，請寫出該反應(yīng)的離子方程式2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）已知銅與稀硫酸不反應(yīng)，但將銅片在稀硫酸中長時間加熱時溶液會呈藍(lán)色，請用化學(xué)方程式表示原因2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．
（3）氯化鋁廣泛用于有機合成和石油工業(yè)的催化劑．將鋁土礦粉（主要成分為Al₂O₃）與焦炭混合后加熱并通入氯氣，可得到氯化鋁，同時生成CO，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式Al₂O₃+3Cl₂+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO．
（4）已知Cu₂S可以和硝酸反應(yīng)，請配平下列化學(xué)反應(yīng)方程式：
□Cu₂S+□HNO₃  $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$□CuSO₄+□Cu（NO₃）₂+□NO↑+□H₂O
（5）某校興趣小組欲測定一種鐵鋁硅合金（Fe_xAl_ySi_z）粉末的組成，提出如下方案：準(zhǔn)確稱取1.46g該合金粉末，加入過量鹽酸溶液充分反應(yīng)后過濾，測定剩余固體質(zhì)量0.07g．向濾液中滴加足量濃NaOH溶液，充分?jǐn)嚢�、過濾、洗滌得固體．再將所得固體充分加熱、灼燒得紅棕色粉末1.60g，通過計算確定此合金的組成為Fe₈Al₄Si（填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 （1）Cu與氯化鐵反應(yīng)生成氯化銅、氯化亞鐵；
（2）銅片在稀硫酸中長時間加熱時溶液會呈藍(lán)色，氧氣參加反應(yīng)，生成硫酸銅和水；
（3）Al₂O₃與焦炭混合后加熱并通入氯氣，可得到氯化鋁，同時生成CO，由反應(yīng)物、生成物可知反應(yīng)方程式；
（4）Cu、S元素的化合價升高，N元素的化合價降低，結(jié)合電子、原子守恒配平反應(yīng)；
（5）合金溶于過量鹽酸鐵和鋁反應(yīng)，剩余固體質(zhì)量為硅的質(zhì)量，計算得到n（Si），加入過量氫氧化鈉溶液鋁離子反應(yīng)全部變化為偏鋁酸鈉，鐵離子生成氫氧化鐵過濾、洗滌得固體．再將所得固體充分加熱、灼燒，得紅棕色粉末1.60g為Fe₂O₃，計算得到鐵元素物質(zhì)的量，結(jié)合質(zhì)量守恒計算合金中鋁元素物質(zhì)的量得到化學(xué)式．

解答 解：（1）FeCl₃蝕刻銅箔反應(yīng)是三價鐵離子具有氧化性和銅反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子，由電子、電荷守恒可知反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）因溶液中有氧氣，加熱能與銅反應(yīng)生成氧化銅：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，氧化銅再與硫酸反應(yīng)：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O，兩式相加可得2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O；
（3）根據(jù)題意知，反應(yīng)物是氧化鋁、碳和氯氣，反應(yīng)條件是加熱，生成物是氯化鋁和一氧化碳，所以其反應(yīng)方程式為：Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO，
故答案為：Al₂O₃+3Cl₂+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO；         
（4）在Cu₂S中：
Cu+1→+2↑，失去電子為（2-1）×2
S-2→+6，失去電子為+6-（-2）
化合價共升高10，
而HNO₃中N+5→+2化合價降低3，根據(jù)化合價的升降守恒：
3Cu₂S+□HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$□CuSO₄+□Cu（NO₃）₂+10NO↑+（　�。�
再根據(jù)原子守恒得：S守恒：3Cu₂S+□HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuSO₄+□Cu（NO₃）₂+10NO↑+（　�。�
Cu守恒：3Cu₂S+□HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuSO₄+3Cu（NO₃）₂+10NO↑+（　�。�
N守恒：3Cu₂S+16HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuSO₄+3Cu（NO₃）₂+10NO↑+（　�。�
質(zhì)量守恒得：3Cu₂S+16HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuSO₄+3Cu（NO₃）₂+10NO↑+8 H₂O
故答案為：3；16；3；3；10；8；H₂O；
（5）準(zhǔn)確稱取1.46g該合金粉末，加入過量鹽酸溶液，充分反應(yīng)后過濾，鐵和鋁全部溶解，測定剩余固體質(zhì)量0.07g為硅．n（Si）=$\frac{0.07g}{28g/mol}$=0.0025mol，向濾液中滴加足量NaOH濃溶液，鋁離子反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，充分?jǐn)嚢�、過濾、洗滌得固體．判斷為Fe（OH）₃，再將所得固體充分加熱、灼燒，得紅棕色粉末1.60g為Fe₂O₃，鐵的物質(zhì)的量n（Fe）=$\frac{1.60g}{160g/mol}$×2=0.02mol，n（Al）=$\frac{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，所以化學(xué)式為Fe₈Al₄Si，
故答案為：Fe₈Al₄Si．

點評 本題考查常見金屬及化合物的性質(zhì)，為高頻考點，把握物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意元素化合物知識的綜合應(yīng)用，（5）中計算為解答的難點，題目難度中等．