Question

14．铁、铝、铜及其化合物在生产、生活中有广泛的用途，试回答下列问题：
（1）制造电路板的工艺中，FeCl₃溶液可以蚀刻铜箔，请写出该反应的离子方程式2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）已知铜与稀硫酸不反应，但将铜片在稀硫酸中长时间加热时溶液会呈蓝色，请用化学方程式表示原
因2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．
（3）氯化铝广泛用于有机合成和石油工业的催化剂．将铝土矿粉（主要成分为Al₂O₃）与焦炭混合后加热并
通入氯气，可得到氯化铝，同时生成CO，写出该反应的化学方程式2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O
（4）已知Cu₂S可以和硝酸反应，请配平下列化学反应方程式：
3Cu₂S+16HNO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuSO₄+3Cu（NO₃）₂+10NO↑+8H₂O
（5）某校兴趣小组欲测定一种铁铝硅合金（Fe_xAl_ySi_z）粉末的组成，提出如下方案：准确称取1.46g该合金粉末，加入过量盐酸溶液充分反应后过滤，测定剩余固体质量0.07g．向滤液中滴加足量浓NaOH溶液，充分搅拌、过滤、洗涤得固体．再将所得固体充分加热、灼烧得红棕色粉末1.60g，通过计算确定此合金的组成为Fe₈Al₄Si（填化学式）．

Answer 1

分析 （1）氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，依据离子方程式书写方法写出；
（2）铜片在稀硫酸中长时间加热时溶液会呈蓝色是因为铜和氧气反应生成氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜溶液呈蓝色；
（3）根据反应物、生成物和反应条件写出配平反应方程式；
（4）Cu₂S中两种元素化合价都变，可将其作一整体，然后运用守恒的思想配平；
（5）合金溶于过量盐酸铁和铝反应，剩余固体质量为硅的质量，计算得到n（Si），加入过量氢氧化钠溶液铝离子反应全部变化为偏铝酸钠，铁离子生成氢氧化铁过滤、洗涤得固体．再将所得固体充分加热、灼烧，得红棕色粉末1.60g为Fe₂O₃，计算得到铁元素物质的量，结合质量守恒计算合金中铝元素物质的量得到化学式；

解答 解：（1）FeCl₃蚀刻铜箔反应是三价铁离子具有氧化性和铜反应生成亚铁离子和铜离子，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）因溶液中有氧气，加热能与铜反应生成氧化铜：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，氧化铜再与硫酸反应：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O，两式相加：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O，
故答案为：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O；
（3）根据题意知，反应物是氧化铝、碳和氯气，反应条件是加热，生成物是氯化铝和一氧化碳，所以其反应方程式为：Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO，
故答案为：Al₂O₃+3Cl₂+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO；         
（4）在Cu₂S中：
Cu+1→+2↑（2-1）×2
S-2→+6-（-2）
化合价升高10
而HNO₃中N+5→+2化合价降低3，根据化合价的升降守恒：
3Cu₂S+□HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$□CuSO₄+□Cu（NO₃）₂+10NO↑+（　　）
再根据原子守恒得：
S守恒：3Cu₂S+□HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuSO₄+□Cu（NO₃）₂+10NO↑+（　　）
Cu守恒：3Cu₂S+□HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuSO₄+3Cu（NO₃）₂+10NO↑+（　　）
N守恒：3Cu₂S+16HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuSO₄+3Cu（NO₃）₂+10NO↑+（　　）
质量守恒得：3Cu₂S+16HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuSO₄+3Cu（NO₃）₂+10NO↑+8 H₂O
故答案为：3Cu₂S+16HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuSO₄+3Cu（NO₃）₂+10NO↑+8H₂O；
（5）准确称取1.46g该合金粉末，加入过量盐酸溶液，充分反应后过滤，铁和铝全部溶解，测定剩余固体质量0.07g为硅．n（Si）=$\frac{0.07g}{28g/mol}$=0.0025mol，向滤液中滴加足量NaOH浓溶液，铝离子反应生成偏铝酸钠，充分搅拌、过滤、洗涤得固体．判断为Fe（OH）₃，再将所得固体充分加热、灼烧，得红棕色粉末1.60g为Fe₂O₃，铁的物质的量n（Fe）=$\frac{1.60g}{160g/mol}$×2=0.02mol，n（Al）=$\frac{1.46g-0.07g-0.02mol×56g/mol}{27g/mol}$=0.01mol；n（Fe）：n（Al）：n（Si）=0.02：0.01：0.0025=8：4：1，所以化学式为：Fe₈Al₄Si，
故答案为：Fe₈Al₄Si．

点评 本题考查了铁离子的氧化性，提取铜的反应过程和步骤分析判断，氢氧化铁氢氧化亚铁的转化反应，溶度积的计算应用，题目难度中等．