Question

10．某同學設計實驗將Fe₃O₄和CuO組成的混合物X進行如圖所示的轉(zhuǎn)化（每一步均反應完全）
（1）寫出Fe₃O₄和鋁發(fā)生反應的化學方程式：3Fe₃O₄+8Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃
（2）生成氣體B的離子方程式是：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO+3H₂↑
（3）將固體D投入過量稀硫酸并充分反應后，過濾，再向濾液中加入雙氧水得黃色溶液，寫出加入雙氧水時溶液中發(fā)生反應的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O
（4）若已知固體X的質(zhì)量為8.0g，加入Al粉的質(zhì)量是2.7g，氣體B在標準狀況下的體積為336mL，則固體D的質(zhì)量為5.84g．

Answer 1

分析 Fe₂O₃、CuO和鋁在高溫下發(fā)生鋁熱反應生成鐵、銅和氧化鋁，故固體A可能為鐵、銅和氧化鋁的混合物，加入足量氫氧化鈉，有氣體產(chǎn)生，鐵、銅和氫氧化鈉不反應，故A中還有剩余鋁，故鋁熱反應中鋁過量，X全部被還原，鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，氧化鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水，固體D為鐵和銅的混合物，在鐵和銅中加入過量稀硫酸，鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，銅不反應，生成的亞鐵離子具有還原性，可被過氧化氫氧化，根據(jù)數(shù)據(jù)利用原子守恒計算．

解答 解：Fe₂O₃、CuO和鋁在高溫下發(fā)生鋁熱反應生成鐵、銅和氧化鋁，故固體A可能為鐵、銅和氧化鋁的混合物，加入足量氫氧化鈉，有氣體產(chǎn)生，鐵、銅和氫氧化鈉不反應，故A中還有剩余鋁，故鋁熱反應中鋁過量，X全部被還原，鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，氧化鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水，固體D為鐵和銅的混合物，在鐵和銅中加入過量稀硫酸，鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，銅不反應，生成的亞鐵離子具有還原性，可被過氧化氫氧化，
（1）Fe₃O₄和鋁發(fā)生反應的化學方程式為：3Fe₃O₄+8Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃，
故答案為：3Fe₃O₄+8Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃，
（2）根據(jù)以上分析，鋁熱反應中鋁過量，鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO+3H₂↑，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO+3H₂↑；
（3）固體D為鐵和銅的混合物，在鐵和銅中加入過量稀硫酸，鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，銅不反應，生成的亞鐵離子具有還原性，可被過氧化氫氧化，反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）氣體B為氫氣，在標準狀況下的體積為336mL，則物質(zhì)的量為：$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，根據(jù)反應方程式：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO+3H₂↑可知，和氫氧化鈉反應的鋁為：0.01mol，參與鋁熱反應的鋁為：$\frac{2.7g}{27g/mol}$-0.01mol=0.09mol，形成氧化鋁結合氧為：0.09mol×$\frac{3}{2}$=0.135mol，
由于氧化鋁中氧全來自X，則X中鐵和銅的質(zhì)量為：8.0g-0.135mol×16g/mol=5.84g，
故答案為：5.84．

點評 本題考查混合物反應的計算，題目難度較大，關鍵是根據(jù)和氫氧化鈉反應產(chǎn)生氣體，判斷鋁熱反應中鋁過量，計算D的質(zhì)量時，運用了原子守恒，避免了列方程組的繁瑣，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．