Question

铝、铁、铜的单质、合金及其化合物在生产生活中的应用日趋广泛。

(1)铁元素在元素周期表中的位置是__________。

(2)铝电池性能优越，铝-空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示。

①该电池的总反应化学方程式为____________________________________________。

②电池中NaCl的作用是___________________________________________________。

(3)用铝电池电解CuSO₄溶液(电极均为铂电极)，通电一段时间后，一极上析出红色固体，另一极的电极反应式为___________________，此时向溶液中加入SgCuO固体后可使溶液恢复到电解前的浓度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为_______L。

(4)氯化铝广泛用于有机合成和石油工业的催化剂。将铝土矿粉混合后加热并通入氯气，可得到氯化铝，同时生成CO，写出该反应的化学方程式______________。

(5)三氧化二铁和氧化亚铜(Cu₂O)都是红色粉末，常用作燃料。已知氧化亚铜溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄。取少量Fe₂O₃和Cu₂O组成的混合物放入足量稀硫酸中。

①此过程中发生的反应有(用离子方程式表示)：Fe₂O₃+6H⁺=Fe³⁺+3H₂O；____________________；____________________。

②设计实验证明反应后所得溶液中铁元素可能存在形式_____________________。

③若实验中观察到溶液变为蓝色且有固体剩余，则n(Cu₂O) __________n(Fe₂O₃)。(填“>”、“<”或“=”)。

Answer

第四周期第Ⅷ族 增强溶液的导电能力 1.12 取少量所得溶液于试管中，向其中滴加硫氰化钾溶液，若变红则证明存在三价铁离子，反之则无；另取少量所得溶液于试管中，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，则证明有Fe2+ >

【解析】

(1) 铁是26号元素，有四个电子层，最外层有2个电子，次外层d能级上有6个电子；

(2)①依据原电池的原理图得电池的总反应；

② NaCl可增强溶液的导电能力；

(3)电解硫酸铜溶液时，阴极上铜离子得电子析出铜，阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气；8g氧化铜的物质的量是0.1mol，氧元素的物质的量是0.1mol，根据氧原子守恒可得到氧气的物质的量，进一步计算标况下的体积；

(4)氯气和氧化铝碳反应生成氯化铝和一氧化碳；

(5) ① 依据Fe2O3和Cu2O的性质可得，发生反应的方程式是：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O；Cu +2Fe3+=2Fe2++Cu2+；

②检验铁离子一般滴加硫氰化钾溶液，观察所得溶液是否变红；检验Fe2+时，向溶液滴加酸性高锰酸钾溶液，观察溶液是否褪色；

③依据氧化还原反应的规律可得，有固体剩余，一定含有铜单质，溶液中一定不存在Fe3+。

(1)铁是26号元素，有四个电子层，最外层有2个电子，次外层d能级上有6个电子，所以铁在第四周期第Ⅷ族；

(2)①依据原电池的原理图可得，电池的总反应化学方程式为：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3。

②电池中NaCl的作用是增强溶液的导电能力；

(3)电解硫酸铜溶液时，阴极上铜离子得电子析出铜，阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气，电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2；8g氧化铜的物质的量是0.1mol，氧元素的物质的量是0.1mol，根据氧原子守恒知，氧气的物质的量是0.05mol，在标况下的体积是1.12L；

(4)氯气和氧化铝碳反应生成氯化铝和一氧化碳，反应方程式为：Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO；

(5) ① 依据Fe2O3和Cu2O的性质可得，发生反应的方程式是：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O；Cu +2Fe3+=2Fe2++Cu2+；

②要证明铁离子的方法是：取少量所得溶液于试管中，向其中滴加硫氰化钾溶液，若变红则证明存在三价铁离子，反之则无；另取少量所得溶液于试管中，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，则证有的Fe2+；

③依据氧化还原反应的规律可得，有固体剩余，一定含有铜单质，所以一定不存在Fe3+，所以n(Cu2O)>n(Fe2O3)。