Question

11．铝、铁、铜是人类生活和生产中具有广泛应用的三种金属单质，高中段的学习常把它们及化合物归结为重要的三角关系（图1所示）：请回答下列问题：
（1）①下列有关铁元素的叙述中正确的是BD；
A．铁元素位于周期表第四周期第ⅧB族
B．亚硝酸盐中毒的原理是与血红蛋白中的铁元素作用，可用美蓝解毒，解毒过程中铁元素发生了还原反应
C．现代工业的炼铁高炉中，作还原剂的主要是碳
D．密封放在蒸馏水中的铁比空气中的铁生锈慢
②常温下，往H₂O₂的水溶液中加入少量FeSO₄，可加快其分解速率，其中一个反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，则另一个离子方程式为2Fe³⁺+H₂O₂=2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺．
（2）①某同学在实验研究NaAlO₂性质时，往其中加入NaHCO₃溶液时发现只有白色沉淀生成，溶液混合时发生的离子方程式为H₂O+HCO₃^-+AlO₂^-═CO₃^2-+Al（OH）₃↓．
②铝-空气电池是目前最有发展前景的电池，如图2为基本原理．请写出负极发生的电极反应式Al-3e^-=Al³⁺．
（3）①空气中直接加热CuCl₂•2H₂O晶体得到的是CuO，如何通过合理的方法由CuCl₂•2H₂O晶体得到纯的无水CuCl₂在HCl气流中加热失水．
②有人认为，将CuO还原得到的产物Cu中可能会含有Cu₂O，请设计实验证明之取样后加H₂SO₄，如果溶液变蓝，说明产物中含有Cu₂O，反之则无Cu₂O（已知：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O）

Answer 1

分析 （1）①A．Fe的原子序数为26，处于第四周期Ⅷ族，是一种过渡金属；
B．解毒时铁元素由三价变为二价，被还原；
C．主要还原剂为CO气体；
D．铁生锈是铁与空气中的水和氧气共同作用的结果；
②铁离子在双氧水的分解中起到了催化剂的作用，据此分析另一个反应；
（2）①碳酸氢钠能电离出氢离子，氢离子和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，符合强酸制取弱酸；
②铝在原电池中做负极失电子生成铝离子；
（3）①铜离子发生水解生成易挥发的氯化氢，导致最终得到的是氧化铜，若在氯化氢气流中加热，则抑制了铜离子的水解，可以得到纯净的氯化铜；
②要判断产物中是否含有Cu₂O，可加入稀硫酸检验溶液是否变蓝．

解答 解：（1）①A．铁为过渡金属元素，原子序数为26，在元素周期表中处于第四周期Ⅷ族，故A错误；
B．解毒时铁离子被还原为亚铁离子，发生还原反应，故B正确；
C．焦炭在高炉中转化成CO，CO为主要的还原剂，故C错误；
D．密封放在蒸馏水中的铁，由于没有氧气，则不易被腐蚀，故密封放在蒸馏水中的铁比空气中的铁生锈慢，故D正确；
故答案为：BD；
②常温下，往H₂O₂溶液中滴加少量FeSO₄溶液，铁离子在双氧水的分解中起到催化作用，已知发生了反应：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，另一个反应则铁离子转化成亚铁离子，反应方程式为：2Fe³⁺+H₂O₂=2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+H₂O₂=2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺；
（2）①碳酸氢钠能电离出氢离子，氢离子和偏铝酸钠反应生成碳酸钠和氢氧化铝，反应离子方程式为：H₂O+HCO₃^-+AlO₂^-═CO₃^2-+Al（OH）₃↓，
故答案为：H₂O+HCO₃^-+AlO₂^-═CO₃^2-+Al（OH）₃↓，
②分析装置图可知，铝在原电池中做负极失电子生成铝离子，电极反应为：Al-3e^-=Al³⁺，
故答案为：Al-3e^-=Al³⁺；
（3）①直接加热CuCl₂•2H₂O晶体得不到纯的无水CuCl₂，原因是氯化铜水解生成的盐酸易挥发，需要通入氯化氢气流抑制铜离子的水解，则由CuCl₂•2H₂O晶体得到纯的无水CuCl₂的合理方法为：在HCl气流中加热CuCl₂•2H₂O晶体，
故答案为：在HCl气流中加热失水；
②根据反应Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O可知，要判断产物中是否含有Cu₂O，可加入稀硫酸检验溶液是否变蓝，操作方法为：取样后加H₂SO₄，如果溶液变蓝，说明产物中含有Cu₂O，反之则无Cu₂O，
故答案为：取样后加H₂SO₄，如果溶液变蓝，说明产物中含有Cu₂O，反之则无Cu₂O．

点评 本题考查了金属单质及其化合物的综合应用，题目难度中等，涉及原子结构与元素周期表的关系、电解原理、金属的腐蚀、盐的水解原理及其应用、性质实验方案的设计等知识，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及灵活应用能力．