Question

（15分）Al、Fe、Cu是生活中常见的金属，也是应用最广泛的金属。请回答下列问题

（1）将Al、Al₂O₃和Al(OH)₃的混合物恰好与NaOH溶液反应，反应后溶液中溶质的化学式_____

向反应后的溶液中通入过量CO₂，反应的离子方程式为_______________

（2）铁的复杂氧化物Fe₃O₄溶于稀硫酸生成两种盐，则反应的化学方程式为_________

检验反应后的溶液中存在Fe²⁺的具体操作是________________

纳米级Fe₃O₄是一种吸附剂，在溶液中可发生如下反应：Fe₃O₄+H₂O+O₂→Fe(OH)₃，每转移1mol电子生成Fe(OH)₃的物质的量为_________。

（3）2.50 g CuSO₄·5H₂O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。

请回答下列问题：

Ⅰ.试确定b点时固体物质的化学式____________(要求写出必要的推理过程)；

Ⅱ.取270℃所得样品，于770℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为_____________。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为__________。Ⅲ.1000℃发生反应的化学方程式为_____________。

Answer

（15分）

（1）NaAlO2 ；（1分）AlO2- + CO2+ 2H2O = Al(OH)3↓ + HCO3- （1分）；

（2）Fe3O4 + 4H2SO4 = FeSO4 + Fe2 (SO4)3+ 4H2O（1分）取少量溶液于试管中，滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则反应后的溶液中存在Fe2+ （2分）3mol（2分）

（3）CuSO4•H2O和必要计算过程 （2分）；CuSO4CuO + SO3↑（2分）；

CuSO4•5H2O；（2分）4CuO2Cu2O + O2↑（2分）

【解析】

试题分析：（1）将Al、Al2O3和Al(OH)3的混合物都与NaOH溶液反应，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+2H2O；Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O。若恰好完全反应，反应后溶液中溶质的化学式NaAlO2；由于酸性H2CO3>Al(OH)3，所以向反应后的溶液中通入过量CO2，反应的离子方程式为AlO2- + CO2+ 2H2O = Al(OH)3↓ + HCO3-；（2）铁的复杂氧化物Fe3O4可表示为FeO∙Fe2O3，该氧化物溶于稀硫酸生成两种盐，则反应的化学方程式为Fe3O4 + 4H2SO4 = FeSO4 + Fe2 (SO4)3+ 4H2O；Fe2+有还原性，可以被强氧化剂高锰酸钾氧化而是溶液褪色，因此检验反应后的溶液中存在Fe2+的具体操作是取少量溶液于试管中，滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则反应后的溶液中存在Fe2+；纳米级Fe3O4是一种吸附剂，在溶液中可发生如下反应：4Fe3O4+18H2O+O2→12Fe(OH)3，在反应方程式中每产生12mol Fe(OH)3，转移4mol电子，所以若转移1mol电子，则生成Fe(OH)3的物质的量为3mol；（3）Ⅰ.2.50 g CuSO4·5H2O晶体的物质的量是n(CuSO4·5H2O)= 2.50 g÷250 g/mol=0.01mol，含有结晶水的质量是m(H2O)= 0.01mol×5mol×18g/mol=0.9g，从开始的2.50 g到b点的1.78g，固体质量减少2.50 g-1.78g=0.72g<0.9g，说明还含有结晶水，含有结晶水的物质的量是n(H2O)=(0.9g-0.72g）÷18g/mol=0.01mol，n(CuSO4): n(H2O)=0.01mol:0..01mol=1:1，所以B点化学式是CuSO4•H2O；Ⅱ.在c点固体质量减少2.50 g-1.60g=0.9g，则固体是CuSO4，将其加热发生反应，产生的黑色粉末是CuO，和一种氧化性气体SO3气体，反应的方程式是CuSO4CuO + SO3↑；把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，发生反应：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为CuSO4·5H2O；Ⅲ.1000℃发生反应，产生的0.72gCuO固体中含有Cu质量是0.01mol×64g/mol=0.64g，含有O原子质量是0.72g-0.64g=0.08g，n(O)=0.08g÷16g/mol=0.005mol，所以n(Cu)：n(O)=0.01mol：0.005mol=2:1。则1000℃发生反应的化学方程式为4CuO2Cu2O + O2↑。

【考点定位】考查Al、Fe、Cu的单质及化合物的性质的知识。

【名师点睛】本题以硫酸铜晶体受热脱水过程为例考查了物质的稳定性与加热温度的关系。结晶水合物加热分解过程中，先失去结晶水，然后是得到的无水盐再发生分解反应，加热温度不同，分解产物不同，可以先计算出一定质量的CuSO4·5H2O中含有的盐的物质的量、结晶水的物质的量及质量，根据反应过程中失重质量判断结晶水是否完全失去，再根据加热过程中反应现象、质量守恒定律确定物质的成分.金属元素一定会留着固体中，其余元素可结合质量变化数值确定。根据上述质量变化可看出在CuSO4·5H2O中五个结晶水结合程度不同，一个结合牢固，是内界水，四个是外界水。书写物质分解反应方程式时一定要注明该反应的温度。