Question

【題目】銅、鐵、鋁是重要的金屬材料，銅、鐵、鋁及其化合物有非常重要的用途。

（1）高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種高效多功能水處理劑。濕法制備高鐵酸鉀（K2FeO4）的反應(yīng)體系中有六種微粒：Fe(OH)3、ClO 、OH 、FeO42、Cl 、H2O。

①寫出并配平濕法制高鐵酸鉀的離子反應(yīng)方程式：________________________________。

②若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了 0.3mol 電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為_______mol。

（2）以鋁土礦(主要成分為Al2O3和Fe2O3、SiO2)為原料制備鋁的一種工藝流程如下：

①濾渣主要成分為________。

②在實(shí)驗(yàn)室灼燒操作應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)儀器為_________。

③反應(yīng)II中，加入NaHCO3一段時(shí)間才有沉淀生成，寫出加入少量NaHCO3時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式____________________________________。

（3）已知25 ℃時(shí)Ksp[Cu(OH)2]=2.2×1020，Ksp[Al(OH)3]=1.1×1033。在25 ℃下，向濃度均為0.1 mol·L1的AlCl3和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成_________沉淀(填化學(xué)式)。

（4）以含有少量硫酸的硫酸銅溶液為原料制備銅：a g鐵粉與上述溶液完全反應(yīng)后，得到a g銅，則參與反應(yīng)的CuSO4與H2SO4的物質(zhì)的量之比為___________。

Answer 1

【答案】2Fe(OH)3+3ClO +4OH =2FeO42+3Cl+5H2O 0.15 Fe2O3 坩堝 HCO3-+OH-=H2O+CO32- Al(OH)3 7:1

【解析】

(1)①濕法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)，則FeO42為產(chǎn)物，Fe(OH)3為反應(yīng)物，化合價(jià)升高總共3價(jià)，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，ClO為反應(yīng)物，Cl為生成物，化合價(jià)降低共2將，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，故Fe(OH)3的系數(shù)為2，FeO42的系數(shù)為2，ClO的系數(shù)為3，Cl的系數(shù)為3，根據(jù)電荷守恒可知，OH為反應(yīng)物，系數(shù)為4，由元素守恒可知H2O為生成物，其系數(shù)為5，離子方程式為：2Fe(OH)3+3ClO+4OH=2FeO42+3Cl+5H2O，

故答案為：2Fe(OH)3+3ClO+4OH=2FeO42+3Cl+5H2O；

②反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)變化由+3價(jià)升高為+6，故每生成1molFeO42轉(zhuǎn)移電子1mol×(63)=3mol，由于還原產(chǎn)物為Cl，若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.3mol電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為=0.15mol，

故答案為：0.15mol.

（2）以鋁土礦(主要成分為Al2O3和Fe2O3、SiO2)為原料制備鋁，由流程可知，加NaOH溶解時(shí)Fe2O3不反應(yīng)，由信息可知SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀，過濾得到的濾渣為Fe2O3；碳酸氫鈉與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成Al(OH)3，過濾II得到Al(OH)3，灼燒生成氧化鋁，電解I為電解氧化鋁生成Al和氧氣，電解II為電解Na2CO3溶液，結(jié)合圖可知，陽(yáng)極上碳酸根離子失去電子生成碳酸氫根離子和氧氣，陰極上氫離子得到電子生成氫氣，

①根據(jù)分析可知，濾渣的主要成分為Fe2O3，故答案為：Fe2O3；

②灼燒氫氧化鋁固體需要在坩堝中進(jìn)行，故答案為：坩堝；

③在溶解鋁土礦時(shí)加入了過量的氫氧化鈉溶液，則加入少量碳酸氫鈉時(shí)，碳酸氫鈉優(yōu)先于氫氧化鈉反應(yīng)，該反應(yīng)的離子方程式為：HCO3-+OH-=H2O+CO32-，故答案為：HCO3-+OH-=H2O+CO32-；

（3）在25℃下，向濃度均為0.1moL1的AlCl3和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，由Ksp[Cu(OH)2]=2.2×1020，可知c(OH)==4.47×1010mol/L，由Ksp[Al(OH)3]

=1.1×1033可知需要c(OH)==2.2×1011mol/L，鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀需要的c(OH)小，則Al(OH)3先沉淀，故答案為：Al(OH)3；

（4）得到Cu的質(zhì)量與Fe的質(zhì)量相等，說(shuō)明Fe與硫酸銅反應(yīng)中固體增重等于與硫酸反應(yīng)的Fe的質(zhì)量，令與硫酸反應(yīng)的Fe的質(zhì)量為56g，則：

Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 固體增重

1mol 64g-56g=8g

n(CuSO4) 56g

故n(CuSO4)= =7mol

Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑

56g 1mol

故參加反應(yīng)的硫酸銅與硫酸的物質(zhì)的量之比=7mol:1mol=7:1；

答案為：7:1