Question

20．鐵和鋁是兩種重要的金屬，它們的單質(zhì)及其化合物有著各自的性質(zhì)．
（1）現(xiàn)配制100mL0.01mol•L^-1FeCl₃溶液，配制過程中需要的玻璃儀器除量筒、膠頭滴管、燒杯外，還需要100mL容量瓶、玻璃棒；
（2）將FeCl₃溶液滴入沸水可得到紅褐色液體，反應(yīng)的離子方程式是Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺．此液體具有的性質(zhì)是ad（填寫序號(hào)字母）．
a．光束通過該液體時(shí)形成光亮的“通路”
b．將該液體進(jìn)行過濾，可得到紅褐色固體
c．向該液體中加入AgNO₃溶液，無沉淀產(chǎn)生
d．該液體顯酸性
（3）“細(xì)菌冶金”是利用某些細(xì)菌的特殊代謝功能開采金屬礦石，例如溶液中氧化亞鐵硫桿菌能利用空氣中的氧氣將黃鐵礦（主要成分FeS₂）氧化為Fe₂（SO₄）₃，并使溶液酸性增強(qiáng)．
①該過程反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS₂+15O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄．
②人們可利用Fe₂（SO₄）₃作強(qiáng)氧化劑溶解銅礦石（Cu₂S），然后加入鐵屑進(jìn)一步得到銅，該過程中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式如下，請(qǐng)補(bǔ)充完整并配平：1Cu₂S+10Fe³⁺+4H₂O$\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$2Cu²⁺+10Fe²⁺+8H⁺+1SO₄^2-
（4）羥胺（NH₂OH）是 一種還原劑，用25.0mL0.49mol/L羥胺有酸性溶液跟足量的硫酸鐵溶液在煮沸條件下反應(yīng)，生成的Fe²⁺恰好與24.50mL 0.020mol/L的KMnO₄酸性溶液反應(yīng)（反應(yīng)后MnO₄^-離子變成Mn²⁺）．則在上述反應(yīng)中，羥胺的氧化產(chǎn)物中N的化合價(jià)是+1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作的步驟以及每步操作需要儀器確定反應(yīng)所需儀器；
（2）配制FeCl₃溶液，F(xiàn)e³⁺易水解，水解生成Fe（OH）₃導(dǎo)致溶液變渾濁，所以FeCl₃固體加入鹽酸中抑制FeCl₃水解；
將FeCl₃溶液滴入沸水中并煮沸一段時(shí)間，F(xiàn)e³⁺水解，可得到紅褐色液體，則該液體為氫氧化鐵膠體；
氫氧化鐵膠體具有丁達(dá)爾效應(yīng)、電泳、聚沉等性質(zhì)，將液體加熱蒸干、灼燒后，可得Fe₂O₃固體，加入硝酸銀電解質(zhì)后膠體發(fā)生聚沉現(xiàn)象；
（3）①反應(yīng)物為FeS、氧氣、水，生成物為Fe₂（S0₄）₃和硫酸；
②Cu₂S中Cu元素的化合價(jià)由+1升高為+2，S元素的化合價(jià)由-2升高為+6，F(xiàn)e元素的化合價(jià)由+3價(jià)降低為+2，以此配平離子反應(yīng)；
（4）由信息“25.00mL 0.049mol/L的羥胺的酸性溶液跟足量的硫酸鐵溶液在煮沸條件下反應(yīng)，生成的Fe²⁺恰好與24.50mL 0.020mol/L的KMnO₄酸性溶液完全作用”可知，NH₂OH失去電子數(shù)等于高錳酸鉀得到電子數(shù)，以此來計(jì)算．

解答 解：（1）配制步驟有計(jì)算、稱量、溶解、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，一般用托盤天平稱量，用藥匙取用藥品，在燒杯中溶解（可用量筒量取水），冷卻后轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，當(dāng)加水至液面距離刻度線1～2cm時(shí)，改用膠頭滴管滴加，所以需要的儀器為：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管，所以配制過程中需要的玻璃儀器除量筒、膠頭滴管、燒杯外，還需要100mL容量瓶、玻璃棒；
故答案為：100mL容量瓶、玻璃棒；
（2）為防止Fe³⁺水解，實(shí)驗(yàn)室在配制FeCl₃的溶液時(shí)，常將FeCl₃固體先溶于鹽酸中，然后再用蒸餾水稀釋到所需的濃度；
將FeCl₃溶液滴入沸水中并煮沸一段時(shí)間，F(xiàn)e³⁺水解：Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺，可得到紅褐色液體，則該液體為氫氧化鐵膠體；
氫氧化鐵膠體具有丁達(dá)爾效應(yīng)、電泳、聚沉等性質(zhì)，將液體加熱蒸干、灼燒后，可得Fe₂O₃固體，加入硝酸銀電解質(zhì)后膠體發(fā)生聚沉現(xiàn)象，故選ad；
故答案為：Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺；a、d．
（3）①反應(yīng)物為FeS、氧氣、水，生成物為Fe₂（S0₄）₃和硫酸，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS₂+15O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄，
故答案為：4FeS₂+15O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄；
②Cu₂S中Cu元素的化合價(jià)由+1升高為+2，S元素的化合價(jià)由-2升高為+6，F(xiàn)e元素的化合價(jià)由+3價(jià)降低為+2，由元素守恒和電荷守恒可知未知物為H⁺，則該離子反應(yīng)為Cu₂S+10Fe³⁺+4H₂O$\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$2Cu²⁺+10Fe²⁺+8H⁺+S0₄^2-，
故答案為：1；10；4；2；10；8H⁺；1；
（4）由25.00mL 0.049mol/L的羥胺的酸性溶液跟足量的硫酸鐵溶液在煮沸條件下反應(yīng)，生成的Fe²⁺恰好與24.50mL 0.020mol/L的KMnO₄酸性溶液完全作用可知，
NH₂OH失去電子數(shù)等于高錳酸鉀得到電子數(shù)，
設(shè)羥胺的氧化產(chǎn)物中N元素的化合價(jià)為x，
由電子守恒可知，25.00×0.001L×0.049mol/L×（x+1）=24.50×0.001L×0.020mol/L×（7-2），
解得x=1，
羥胺的氧化產(chǎn)物是N₂O，
故答案為：+1．

點(diǎn)評(píng) 本題以信息的形式考查氧化還原反應(yīng)，明確發(fā)生的反應(yīng)及反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化即可解答，題目難度中等，（4）為解答的難點(diǎn)，注意把握電子守恒在計(jì)算中的應(yīng)用．