Question

【题目】铜、铁、铝是重要的金属材料，铜、铁、铝及其化合物有非常重要的用途。

（1）高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效多功能水处理剂。湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的反应体系中有六种微粒：Fe(OH)3、ClO 、OH 、FeO42、Cl 、H2O。

①写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：________________________________。

②若反应过程中转移了 0.3mol 电子，则还原产物的物质的量为_______mol。

（2）以铝土矿(主要成分为Al2O3和Fe2O3、SiO2)为原料制备铝的一种工艺流程如下：

①滤渣主要成分为________。

②在实验室灼烧操作应选择的实验仪器为_________。

③反应II中，加入NaHCO3一段时间才有沉淀生成，写出加入少量NaHCO3时发生反应的离子方程式____________________________________。

（3）已知25 ℃时Ksp[Cu(OH)2]=2.2×1020，Ksp[Al(OH)3]=1.1×1033。在25 ℃下，向浓度均为0.1 mol·L1的AlCl3和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成_________沉淀(填化学式)。

（4）以含有少量硫酸的硫酸铜溶液为原料制备铜：a g铁粉与上述溶液完全反应后，得到a g铜，则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为___________。

Answer 1

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

【解析】

(1)①湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)，则FeO42为产物，Fe(OH)3为反应物，化合价升高总共3价，由电子转移守恒可知，ClO为反应物，Cl为生成物，化合价降低共2将，化合价升降最小公倍数为6，故Fe(OH)3的系数为2，FeO42的系数为2，ClO的系数为3，Cl的系数为3，根据电荷守恒可知，OH为反应物，系数为4，由元素守恒可知H2O为生成物，其系数为5，离子方程式为：2Fe(OH)3+3ClO+4OH=2FeO42+3Cl+5H2O，

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

②反应中Fe元素化合价变化由+3价升高为+6，故每生成1molFeO42转移电子1mol×(63)=3mol，由于还原产物为Cl，若反应过程中转移了0.3mol电子，则还原产物的物质的量为=0.15mol，

故答案为：0.15mol.

（2）以铝土矿(主要成分为Al2O3和Fe2O3、SiO2)为原料制备铝，由流程可知，加NaOH溶解时Fe2O3不反应，由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，过滤得到的滤渣为Fe2O3；碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al(OH)3，过滤II得到Al(OH)3，灼烧生成氧化铝，电解I为电解氧化铝生成Al和氧气，电解II为电解Na2CO3溶液，结合图可知，阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气，阴极上氢离子得到电子生成氢气，

①根据分析可知，滤渣的主要成分为Fe2O3，故答案为：Fe2O3；

②灼烧氢氧化铝固体需要在坩埚中进行，故答案为：坩埚；

③在溶解铝土矿时加入了过量的氢氧化钠溶液，则加入少量碳酸氢钠时，碳酸氢钠优先于氢氧化钠反应，该反应的离子方程式为：HCO3-+OH-=H2O+CO32-，故答案为：HCO3-+OH-=H2O+CO32-；

（3）在25℃下，向浓度均为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，铝离子转化为沉淀需要的c(OH)小，则Al(OH)3先沉淀，故答案为：Al(OH)3；

（4）得到Cu的质量与Fe的质量相等，说明Fe与硫酸铜反应中固体增重等于与硫酸反应的Fe的质量，令与硫酸反应的Fe的质量为56g，则：

Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 固体增重

1mol 64g-56g=8g

n(CuSO4) 56g

故n(CuSO4)= =7mol

Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑

56g 1mol

故参加反应的硫酸铜与硫酸的物质的量之比=7mol:1mol=7:1；

答案为：7:1