Question

7．鐵和鋁是兩種重要的金屬，它們的單質及其化合物有著各自的性質．
（1）現(xiàn)配制100mL 0.01mol?L^-1 FeCl₃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，反應的離子方程式是Fe³⁺+3H₂O$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺．此液體具有的性質是ad（填寫序號字母）．
a．光束通過該液體時形成光亮的“通路”
b．將該液體進行過濾，可得到紅褐色固體
c．向該液體中加入硝酸銀溶液，無沉淀產生
d．將該液體加熱、蒸干、灼燒后，有氧化物生成
（3）在隔絕空氣的條件下，用鎂條引燃Fe₃O₄粉末和鋁粉的均勻混合物，使其充分反應．向充分反應后的剩余固體中加入足量的NaOH溶液，有大量氣泡產生，所得剩余固體中除鐵外還含有的固體物質是Al、Al₂O₃（填化學式）．寫出以上過程中涉及到的化學反應方程式8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，2 Al+2OH^-+2 H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，Al ₂O ₃+2OH^-=2AlO₂^-+，如果是離子反應，用離子反應方程式表示．
（4）“細菌冶金”是利用某些細菌的特殊代謝功能開采金屬礦石，例如溶液中氧化亞鐵硫桿菌能利用空氣中的氧氣將黃鐵礦（主要成分FeS₂）氧化為Fe₂（SO₄）₃，并使溶液酸性增強．
①該過程反應的化學方程式為4FeS₂+15O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;細菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄．
②人們可利用Fe₂（SO₄）₃作強氧化劑溶解銅礦石（Cu₂S），然后加入鐵屑進一步得到銅，該過程中發(fā)生的離子反應方程式如下，請補充完整并配平：
1Cu₂S+10Fe³⁺+4H₂O$\frac{\underline{\;細菌\;}}{\;}$2Cu²⁺+10Fe²⁺+8H⁺+1SO₄^2-．
（5）羥胺（NH₂OH）是一種還原劑，用25.00mL 0.049mol/L羥胺的酸性溶液跟足量的硫酸鐵溶液在煮沸條件下反應，生成的Fe²⁺離子恰好與24.5mL 0.020mol/L的KMnO₄酸性溶液反應．則在上述反應中，羥胺的氧化產物是N₂O．

Answer 1

分析 （1）根據實驗操作的步驟以及每步操作需要儀器確定反應所需儀器；
（2）配制FeCl₃溶液，F(xiàn)e³⁺易水解，水解生成Fe（OH）₃導致溶液變渾濁，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爾效應、電泳、聚沉等性質，將液體加熱蒸干、灼燒后，可得Fe₂O₃固體，加入硝酸銀電解質后膠體發(fā)生聚沉現(xiàn)象；
（3）根據Fe₃O₄粉末和鋁粉反應生成鐵和氧化鋁以及向充分反應后的剩余固體中加入足量的NaOH溶液，有大量氣泡產生，說明剩余固體中有過量鋁；根據Al、氧化鋁發(fā)生的反應書寫；
（4）①反應物為FeS、氧氣、水，生成物為Fe₂（S0₄）₃和硫酸；
②Cu₂S中Cu元素的化合價由+1升高為+2，S元素的化合價由-2升高為+6，F(xiàn)e元素的化合價由+3價降低為+2，以此配平離子反應；
（5）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，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失去電子數等于高錳酸鉀得到電子數，以此來計算．

解答 解：（1）配制步驟有計算、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），冷卻后轉移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，當加水至液面距離刻度線1～2cm時，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，實驗室在配制FeCl₃的溶液時，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爾效應、電泳、聚沉等性質，將液體加熱蒸干、灼燒后，可得Fe₂O₃固體，加入硝酸銀電解質后膠體發(fā)生聚沉現(xiàn)象，故選ad；
故答案為：Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺；ad．
（3）Fe₃O₄粉末和鋁粉反應生成鐵和氧化鋁以及向充分反應后的剩余固體中加入足量的NaOH溶液，有大量氣泡產生，說明剩余固體中有過量鋁，所以所得剩余固體中除鐵外還含有的固體物質是Al、Al₂O₃；Al與四氧化三鐵的反應為8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，Al與氫氧化鈉溶液反應生成氫氣，其反應方程式為2 Al+2OH^-+2 H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，氧化鋁與氫氧化鈉溶液的反應為Al ₂O ₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
故答案為：Al、Al₂O₃；8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，2 Al+2OH^-+2 H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，Al ₂O ₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（4）①反應物為FeS、氧氣、水，生成物為Fe₂（S0₄）₃和硫酸，發(fā)生反應的化學方程式為4FeS₂+15O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;細菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄，
故答案為：4FeS₂+15O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;細菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄；
②Cu₂S中Cu元素的化合價由+1升高為+2，S元素的化合價由-2升高為+6，F(xiàn)e元素的化合價由+3價降低為+2，由元素守恒和電荷守恒可知未知物為H⁺，則該離子反應為Cu₂S+10Fe³⁺+4H₂O$\frac{\underline{\;細菌\;}}{\;}$2Cu²⁺+10Fe²⁺+8H⁺+S0₄^2-，
故答案為：1；10；4；2；10；8H⁺；1；
（5）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，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失去電子數等于高錳酸鉀得到電子數，
設羥胺的氧化產物中N元素的化合價為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，羥胺的氧化產物是N₂O，
故答案為：N₂O．

點評 本題以無機化學性質為載體考查了溶液的配制、鹽類的水解、方程式的書寫、氧化還原反應等知識點，知道膠體制備的方法、膠體的性質，難度中等，側重于考查學生的分析能力和對基礎知識的綜合應用能力．