Question

3．Fe、Al是应用最广泛的金属，Fe、Al的卤化物、氧化物、氢氧化物等均为重要化合物．回答下列问题：
（1）Al（OH）₃是治疗胃酸过多的药物胃舒平的主要成分．某课外兴趣小组用铝、稀硫酸、烧碱为原料，制备一定量的Al（OH）₃．他们分别设计了两种实验方案：
方案一：Al   硫酸  Al₂（SO₄）₃   氢氧化钠  Al（OH）₃
方案二：Al   氢氧化钠  NaAlO₂   硫酸  Al（OH）₃
从节约药品的角度思考，你认为哪一种方案好？方案二较好；
（2）请写出AlCl₃溶液与过量的氨水反应的离子方程式Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）已知反应：3Br₂+6FeCl₂=4FeCl₃+2FeBr₃，向1L 0.4mol/L的FeBr₂溶液中通入6.72L Cl₂（标准状况），写出该反应的离子方程式（用总方程式表示）3Cl₂+4Fe²⁺+2Br^-=6Cl^-+4Fe³⁺+Br₂；
（4）已知铁的某种氧化物化学式为Fe_xO（x＜1），铁元素的质量分数为76.3%，则Fe_xO中x值（精确至0.01）为0.92，该氧化物中的Fe分别为Fe²⁺、Fe³⁺，计算n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=19：4；
（5）在铁与铜的混合物中，加入不足量的稀硝酸，反应后剩余金属m₁ g；再向其中加入一定量稀硫酸，充分振荡后，剩余金属m₂ g，则m₁大于（填“小于”、“大于”或“等于”）m₂；
（6）以铁为阳极，铝为阴极，对足量的NaOH溶液进行电解，一段时间后得到4mol Fe（OH）₃沉淀，此间共消耗的水的物质的量为10mol．

Answer 1

分析 （1）根据方案一 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则设都生成1mol氢氧化铝，根据原子守恒判断哪种方案节约药品；
（2）AlCl₃溶液与氨水反应生成氯化铵和氢氧化铝沉淀，氨水为弱电解质，不能溶解氢氧化铝；
（3）氯气具有氧化性，能将亚铁离子和溴离子氧化，亚铁离子还原性较强，根据电子得失守恒求出被氧化的Br^-的物质的量；
（4）计算氧元素质量分数，根据化学式中元素质量之比列方程计算；
（5）在铁与铜的混合物中，加入不足量的稀硝酸，再加入稀硫酸，因硝酸根在酸性条件下具有强氧化性，故剩余金属无论是铁还是铜还是铁铜混合物，都会溶解，以此来解答；
（6）活泼金属铁作电解池阳极时，电解氢氧化钠溶液的电解方程式为Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂+Fe（OH）₂↓，氢氧化亚铁不稳定，能被氧气氧化成氢氧化铁沉淀，反应方程式为4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，结合反应的方程式计算．

解答 解：（1）根据方案一 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则设都生成1mol氢氧化铝，根据原子守恒方案一 消耗硫酸1.5mol，消耗氢氧化钠也是1.5mol，而方案二消耗氢氧化钠1mol，硫酸0.5mol，所以方案二较好，
故答案为：方案二较好；
（2）氨水为弱电解质，不能溶解氢氧化铝，离子方程式中应写化学式，AlCl₃溶液与氨水反应生成氯化铵和氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为A1³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：A1³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）氯气具有氧化性，能将亚铁离子和溴离子氧化，先氧化亚铁离子，1L 0.4mol/L即0.4mol的FeBr₂溶液中通入标况下的6.72L即$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3molCl₂反应时，此时Fe²⁺全部被氧化，溴离子部分被氧化，根据电子得失守恒：n（Cl₂）×2=n（Fe²⁺）×1+n（Br^-）×1，即0.3mol×2=0.4mol×1+n（Br^-）×1，则n（Br^-）=0.2mol，此时离子方程式为：3Cl₂+4Fe²⁺+2Br^-=6Cl^-+4Fe³⁺+Br₂，
故答案为：3Cl₂+4Fe²⁺+2Br^-=6Cl^-+4Fe³⁺+Br₂；
（3）铁的某种氧化物的化学式表示为Fe_x0（x＜1），铁元素在该氧化物中的质量分数为76.3%，则氧元素质量分数为23.7%，故56x：16=76.3%：23.7%，解得x=0.92，设氧化物中的Fe分别为Fe²⁺、Fe³⁺，物质的量分别为x，y，则根据化学式有$\left\{\begin{array}{l}{2x+3y=2}\\{x+y=0.92}\end{array}\right.$，解得x=0.76，y=0.16，所以n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=19：4，
故答案为：0.92；19：4；
（5）铁和铜都和硝酸反应生成硝酸盐，充分反应后剩余金属的质量为m₁g，剩余金属一定含Cu，可能还含Fe；再加入硫酸，提供氢离子，在酸性条件下，硝酸盐中的硝酸根具有强氧化性，故再与剩余金属反应，故m₁一定大于m₂，
故答案为：大于；   
（6）根据铁原子守恒知，4molFe（OH）₃～4molFe（OH）₂，所以生成4molFe（OH）₃需要4molFe（OH）₂；活泼金属铁作电解池阳极时，电解氢氧化钠溶液的电解方程式为Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂+Fe（OH）₂↓，根据电解方程式得，生成4molFe（OH）₂需要水的物质的量为8mol；又氢氧化亚铁不稳定，能被氧气氧化成氢氧化铁沉淀，反应方程式为4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，根据方程式得，生成4molFe（OH）₃需要水的物质的量为2mol，所以得到4molFe（OH）₃沉淀消耗水的物质的量共为10mol，故答案为：10．

点评 本题比较综合，主要考查学生阅读题目获取信息的能力、氢氧化铝的制备方案的分析、氧化还原反应等，题目难度中等，要求学生要有扎实的基础知识和灵活运用知识解决问题的能力．注意基础知识的全面掌握，注意氢氧化铝的两性．