Question

14．铝，铁，铜是生活中常用的金属．
（1）工业上，用铝热法冶炼锰等金属，等质量的铝分别与V₂O₅、MnO₂、Cr₂O₃反应，生成金属的物质的量最多的是Cr₂O₃（填化学式）．
（2）Fe₂O₃、Cu₂O都是红色粉未，将氧化铁溶于氢碘酸溶液中，滴加淀粉溶液，溶液变蓝色，写出离子方程式：Fe₂O₃+2I^-+6H⁺═2Fe²⁺+3H₂O+I₂；氧化亚铜溶于稀硫酸，溶液变蓝色，有红色固体生成，红色固体是Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．
（3）科学家建议利用铁粉、铝粉除去碱性水中NO₃
①在碱性条件下铝粉将NO₃^-还原成N₂，本身生成AlO₂^-．若将该反应设计成原电池，则负极的电极反应式为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．②活性铁粉在碱性条件下，能将NO₃^-还原成NH₃•H₂O，本身被氧化成Fe₃O₄，写出离子方程式3Fe+NO₃^-+3H₂O=NH₃•H₂O+Fe₃O₄+OH^-．
（4）铁器表面镀一层金属可以提高耐腐蚀性，镀层金属可能是铜．
（5）利用废铜屑与浓硫酸反应制备硫酸铜，反应一段时间后，硫酸未反应完，但反应停止．为了使反应继续进行，从产品纯度、环保角度考虑，宜加入（或通入）试剂是ABD（填代号）（可加热）
A．Fe₂O₃ B．H₂O₂ C．KNO₃ D．空气
（6）氧化铜有弱氧化性，赤热的氧化铜能氧化乙醇．乙二醇（HOCH₂CH₂OH）与赤热的氧化铜反应生成乙二醛（OHC-CHO），还原产物可能是Cu．（填化学式）

Answer 1

分析 （1）每消耗1mol铝能够提供3mol电子，根据电子守恒，各金属氧化物只能得到3mol电子，金属的化合价越低，产生的金属单质物质的量越多；
（2）氧化铁溶于氢碘酸，滴加淀粉溶液，溶液变蓝色，说明碘离子化合价升高，有碘单质产生，氧化铁中+3价铁的化合价降到+2价；氧化亚铜溶于稀硫酸，溶液变蓝色，说明产生二价铜离子，有红色固体生成，说明产生单质铜；
（3）①铝作负极，失电子在碱性条件下产生AlO₂^-；
②活性铁粉在碱性条件下，能将NO₃^-还原成NH₃•H₂O，本身被氧化成Fe₃O₄，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒写出离子方程式；
（4）铁器表面镀一层性质不活泼的金属可以提高耐腐蚀性；
（5）废铜屑与浓硫酸反应制备硫酸铜，浓硫酸变稀后反应停止，为了使反应继续进行，可加氧化剂将铜氧化成+2价，实现硫酸铜的制备，反应过程中不能产生有毒气体；
（6）氧化铜与乙醇反应生成铜和乙醛，氧化铜中铜元素的化合价降低，单质铜是还原产物，则类推乙二醇与氧化铜反应的还原产物．

解答 解：（1）每消耗1mol铝能够提供3mol电子，根据电子守恒，各金属氧化物只能得到3mol电子，金属的化合价越低，产生的金属单质物质的量越多，
V₂O₅→V，化合价变从+5变为0；MnO₂→Mn，化合价由+4变为0；Cr₂O₃→Cr，化合价由+3变为0，则生成金属物质的量最多的是Cr₂O₃，
故答案为：Cr₂O₃；
（2）氧化铁溶于氢碘酸，滴加淀粉溶液，溶液变蓝色，说明碘离子化合价升高，有碘单质产生，氧化铁中+3价铁的化合价降到+2价，离子方程式为：Fe₂O₃+2I^-+6H⁺═2Fe²⁺+3H₂O+I₂；氧化亚铜溶于稀硫酸，溶液变蓝色，说明产生二价铜离子，有红色固体生成，说明产生单质铜，氧化亚铜在稀硫酸中发歧化反应的方程式为：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，
故答案为：Fe₂O₃+2I^-+6H⁺═2Fe²⁺+3H₂O+I₂；Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；
（3）①铝作负极，失电子在碱性条件下产生AlO₂^-，电极反应式为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
②活性铁粉在碱性条件下，能将NO₃^-还原成NH₃•H₂O，氮的化合价降低8价，铁本身被氧化成Fe₃O₄，铁的化合价升高$\frac{8}{3}$价，则Fe与NO₃^-计量数之比为3：1，根据电荷守恒、原子守恒配平离子方程式为：3Fe+NO₃^-+3H₂O=NH₃•H₂O+Fe₃O₄+OH^-，故答案为：3Fe+NO₃^-+3H₂O=NH₃•H₂O+Fe₃O₄+OH^-；
（4）铁器表面镀一层性质不活泼的金属可以提高耐腐蚀性，比如铁上镀铜等，故答案为：铜；
（5）废铜屑与浓硫酸反应制备硫酸铜，浓硫酸变稀后反应停止，为了使反应继续进行，可加氧化剂将铜氧化成+2价，
A．Fe₂O₃ 与稀硫酸反应：产生三价铁离子，三价铁离子与铜反应产生二价铜离子，故A正确；
B．H₂O₂与铜在酸性条件下直接将铜氧化成铜离子，故B正确；
C．铜、硝酸根、氢离子可发生反应生成铜离子，同时硝酸根被还原成一氧化氮气体，污染环境，故C错误；
D．通入空气并加热，铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜与稀硫酸反应生成铜离子，故D正确；
故答案为：ABD；
（6）氧化铜与乙醇反应生成铜和乙醛，氧化铜中铜元素的化合价降低，单质铜是还原产物，则乙二醇与氧化铜反应的还原产物为铜，氧化产物是乙二醛，
故答案为：Cu．

点评 本题考查常见金属元素的单质及其化合物的综合应用，涉及铝热反应、氧化还原反应的计算及离子方程式的书写等，注意氧化还原反应中得失电子守恒、离子守恒、原子守恒的应用，难度中等．