Question

3．Fe、Al是應用最廣泛的金屬，F(xiàn)e、Al的鹵化物、氧化物、氫氧化物等均為重要化合物．回答下列問題：
（1）Al（OH）₃是治療胃酸過多的藥物胃舒平的主要成分．某課外興趣小組用鋁、稀硫酸、燒堿為原料，制備一定量的Al（OH）₃．他們分別設計了兩種實驗方案：
方案一：Al   硫酸  Al₂（SO₄）₃   氫氧化鈉  Al（OH）₃
方案二：Al   氫氧化鈉  NaAlO₂   硫酸  Al（OH）₃
從節(jié)約藥品的角度思考，你認為哪一種方案好？方案二較好；
（2）請寫出AlCl₃溶液與過量的氨水反應的離子方程式Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）已知反應：3Br₂+6FeCl₂=4FeCl₃+2FeBr₃，向1L 0.4mol/L的FeBr₂溶液中通入6.72L Cl₂（標準狀況），寫出該反應的離子方程式（用總方程式表示）3Cl₂+4Fe²⁺+2Br^-=6Cl^-+4Fe³⁺+Br₂；
（4）已知鐵的某種氧化物化學式為Fe_xO（x＜1），鐵元素的質量分數(shù)為76.3%，則Fe_xO中x值（精確至0.01）為0.92，該氧化物中的Fe分別為Fe²⁺、Fe³⁺，計算n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=19：4；
（5）在鐵與銅的混合物中，加入不足量的稀硝酸，反應后剩余金屬m₁ g；再向其中加入一定量稀硫酸，充分振蕩后，剩余金屬m₂ g，則m₁大于（填“小于”、“大于”或“等于”）m₂；
（6）以鐵為陽極，鋁為陰極，對足量的NaOH溶液進行電解，一段時間后得到4mol Fe（OH）₃沉淀，此間共消耗的水的物質的量為10mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)方案一 Al$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$Al₂（SO₄）₃ $\stackrel{NaOH}{→}$Al（OH）₃ 方案二 Al$\stackrel{NaOH}{→}$NaAlO₂$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$Al（OH）₃則設都生成1mol氫氧化鋁，根據(jù)原子守恒判斷哪種方案節(jié)約藥品；
（2）AlCl₃溶液與氨水反應生成氯化銨和氫氧化鋁沉淀，氨水為弱電解質，不能溶解氫氧化鋁；
（3）氯氣具有氧化性，能將亞鐵離子和溴離子氧化，亞鐵離子還原性較強，根據(jù)電子得失守恒求出被氧化的Br^-的物質的量；
（4）計算氧元素質量分數(shù)，根據(jù)化學式中元素質量之比列方程計算；
（5）在鐵與銅的混合物中，加入不足量的稀硝酸，再加入稀硫酸，因硝酸根在酸性條件下具有強氧化性，故剩余金屬無論是鐵還是銅還是鐵銅混合物，都會溶解，以此來解答；
（6）活潑金屬鐵作電解池陽極時，電解氫氧化鈉溶液的電解方程式為Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂+Fe（OH）₂↓，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，能被氧氣氧化成氫氧化鐵沉淀，反應方程式為4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，結合反應的方程式計算．

解答 解：（1）根據(jù)方案一 Al$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$Al₂（SO₄）₃ $\stackrel{NaOH}{→}$Al（OH）₃ 方案二 Al$\stackrel{NaOH}{→}$NaAlO₂$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$Al（OH）₃則設都生成1mol氫氧化鋁，根據(jù)原子守恒方案一 消耗硫酸1.5mol，消耗氫氧化鈉也是1.5mol，而方案二消耗氫氧化鈉1mol，硫酸0.5mol，所以方案二較好，
故答案為：方案二較好；
（2）氨水為弱電解質，不能溶解氫氧化鋁，離子方程式中應寫化學式，AlCl₃溶液與氨水反應生成氯化銨和氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為A1³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：A1³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）氯氣具有氧化性，能將亞鐵離子和溴離子氧化，先氧化亞鐵離子，1L 0.4mol/L即0.4mol的FeBr₂溶液中通入標況下的6.72L即$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3molCl₂反應時，此時Fe²⁺全部被氧化，溴離子部分被氧化，根據(jù)電子得失守恒：n（Cl₂）×2=n（Fe²⁺）×1+n（Br^-）×1，即0.3mol×2=0.4mol×1+n（Br^-）×1，則n（Br^-）=0.2mol，此時離子方程式為：3Cl₂+4Fe²⁺+2Br^-=6Cl^-+4Fe³⁺+Br₂，
故答案為：3Cl₂+4Fe²⁺+2Br^-=6Cl^-+4Fe³⁺+Br₂；
（3）鐵的某種氧化物的化學式表示為Fe_x0（x＜1），鐵元素在該氧化物中的質量分數(shù)為76.3%，則氧元素質量分數(shù)為23.7%，故56x：16=76.3%：23.7%，解得x=0.92，設氧化物中的Fe分別為Fe²⁺、Fe³⁺，物質的量分別為x，y，則根據(jù)化學式有$\left\{\begin{array}{l}{2x+3y=2}\\{x+y=0.92}\end{array}\right.$，解得x=0.76，y=0.16，所以n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=19：4，
故答案為：0.92；19：4；
（5）鐵和銅都和硝酸反應生成硝酸鹽，充分反應后剩余金屬的質量為m₁g，剩余金屬一定含Cu，可能還含F(xiàn)e；再加入硫酸，提供氫離子，在酸性條件下，硝酸鹽中的硝酸根具有強氧化性，故再與剩余金屬反應，故m₁一定大于m₂，
故答案為：大于；   
（6）根據(jù)鐵原子守恒知，4molFe（OH）₃～4molFe（OH）₂，所以生成4molFe（OH）₃需要4molFe（OH）₂；活潑金屬鐵作電解池陽極時，電解氫氧化鈉溶液的電解方程式為Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂+Fe（OH）₂↓，根據(jù)電解方程式得，生成4molFe（OH）₂需要水的物質的量為8mol；又氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，能被氧氣氧化成氫氧化鐵沉淀，反應方程式為4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，根據(jù)方程式得，生成4molFe（OH）₃需要水的物質的量為2mol，所以得到4molFe（OH）₃沉淀消耗水的物質的量共為10mol，故答案為：10．

點評 本題比較綜合，主要考查學生閱讀題目獲取信息的能力、氫氧化鋁的制備方案的分析、氧化還原反應等，題目難度中等，要求學生要有扎實的基礎知識和靈活運用知識解決問題的能力．注意基礎知識的全面掌握，注意氫氧化鋁的兩性．