Question

7．铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及其化合物有着各自的性质．
（1）现配制100mL 0.01mol?L^-1 FeCl₃溶液，配制过程中需要的玻璃仪器除量筒、胶头滴管、烧杯外，还需要100mL容量瓶、玻璃棒．
（2）将FeCl₃溶液滴入沸水可得到红褐色液体，反应的离子方程式是Fe³⁺+3H₂O$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺．此液体具有的性质是ad（填写序号字母）．
a．光束通过该液体时形成光亮的“通路”
b．将该液体进行过滤，可得到红褐色固体
c．向该液体中加入硝酸银溶液，无沉淀产生
d．将该液体加热、蒸干、灼烧后，有氧化物生成
（3）在隔绝空气的条件下，用镁条引燃Fe₃O₄粉末和铝粉的均匀混合物，使其充分反应．向充分反应后的剩余固体中加入足量的NaOH溶液，有大量气泡产生，所得剩余固体中除铁外还含有的固体物质是Al、Al₂O₃（填化学式）．写出以上过程中涉及到的化学反应方程式8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，2 Al+2OH^-+2 H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，Al ₂O ₃+2OH^-=2AlO₂^-+，如果是离子反应，用离子反应方程式表示．
（4）“细菌冶金”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石，例如溶液中氧化亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将黄铁矿（主要成分FeS₂）氧化为Fe₂（SO₄）₃，并使溶液酸性增强．
①该过程反应的化学方程式为4FeS₂+15O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;细菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄．
②人们可利用Fe₂（SO₄）₃作强氧化剂溶解铜矿石（Cu₂S），然后加入铁屑进一步得到铜，该过程中发生的离子反应方程式如下，请补充完整并配平：
1Cu₂S+10Fe³⁺+4H₂O$\frac{\underline{\;细菌\;}}{\;}$2Cu²⁺+10Fe²⁺+8H⁺+1SO₄^2-．
（5）羟胺（NH₂OH）是一种还原剂，用25.00mL 0.049mol/L羟胺的酸性溶液跟足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应，生成的Fe²⁺离子恰好与24.5mL 0.020mol/L的KMnO₄酸性溶液反应．则在上述反应中，羟胺的氧化产物是N₂O．

Answer 1

分析 （1）根据实验操作的步骤以及每步操作需要仪器确定反应所需仪器；
（2）配制FeCl₃溶液，Fe³⁺易水解，水解生成Fe（OH）₃导致溶液变浑浊，所以FeCl₃固体加入盐酸中抑制FeCl₃水解；
将FeCl₃溶液滴入沸水中并煮沸一段时间，Fe³⁺水解，可得到红褐色液体，则该液体为氢氧化铁胶体；
氢氧化铁胶体具有丁达尔效应、电泳、聚沉等性质，将液体加热蒸干、灼烧后，可得Fe₂O₃固体，加入硝酸银电解质后胶体发生聚沉现象；
（3）根据Fe₃O₄粉末和铝粉反应生成铁和氧化铝以及向充分反应后的剩余固体中加入足量的NaOH溶液，有大量气泡产生，说明剩余固体中有过量铝；根据Al、氧化铝发生的反应书写；
（4）①反应物为FeS、氧气、水，生成物为Fe₂（S0₄）₃和硫酸；
②Cu₂S中Cu元素的化合价由+1升高为+2，S元素的化合价由-2升高为+6，Fe元素的化合价由+3价降低为+2，以此配平离子反应；
（5）由信息“25.00mL 0.049mol/L的羟胺的酸性溶液跟足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应，生成的Fe²⁺恰好与24.50mL 0.020mol/L的KMnO₄酸性溶液完全作用”可知，NH₂OH失去电子数等于高锰酸钾得到电子数，以此来计算．

解答 解：（1）配制步骤有计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，一般用托盘天平称量，用药匙取用药品，在烧杯中溶解（可用量筒量取水），冷却后转移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加，所以需要的仪器为：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管，所以配制过程中需要的玻璃仪器除量筒、胶头滴管、烧杯外，还需要100mL容量瓶、玻璃棒；
故答案为：100mL容量瓶、玻璃棒；
（2）为防止Fe³⁺水解，实验室在配制FeCl₃的溶液时，常将FeCl₃固体先溶于盐酸中，然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度；
将FeCl₃溶液滴入沸水中并煮沸一段时间，Fe³⁺水解：Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺，可得到红褐色液体，则该液体为氢氧化铁胶体；
氢氧化铁胶体具有丁达尔效应、电泳、聚沉等性质，将液体加热蒸干、灼烧后，可得Fe₂O₃固体，加入硝酸银电解质后胶体发生聚沉现象，故选ad；
故答案为：Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺；ad．
（3）Fe₃O₄粉末和铝粉反应生成铁和氧化铝以及向充分反应后的剩余固体中加入足量的NaOH溶液，有大量气泡产生，说明剩余固体中有过量铝，所以所得剩余固体中除铁外还含有的固体物质是Al、Al₂O₃；Al与四氧化三铁的反应为8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，Al与氢氧化钠溶液反应生成氢气，其反应方程式为2 Al+2OH^-+2 H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，氧化铝与氢氧化钠溶液的反应为Al ₂O ₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
故答案为：Al、Al₂O₃；8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，2 Al+2OH^-+2 H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，Al ₂O ₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（4）①反应物为FeS、氧气、水，生成物为Fe₂（S0₄）₃和硫酸，发生反应的化学方程式为4FeS₂+15O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;细菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄，
故答案为：4FeS₂+15O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;细菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄；
②Cu₂S中Cu元素的化合价由+1升高为+2，S元素的化合价由-2升高为+6，Fe元素的化合价由+3价降低为+2，由元素守恒和电荷守恒可知未知物为H⁺，则该离子反应为Cu₂S+10Fe³⁺+4H₂O$\frac{\underline{\;细菌\;}}{\;}$2Cu²⁺+10Fe²⁺+8H⁺+S0₄^2-，
故答案为：1；10；4；2；10；8H⁺；1；
（5）由25.00mL 0.049mol/L的羟胺的酸性溶液跟足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应，生成的Fe²⁺恰好与24.50mL 0.020mol/L的KMnO₄酸性溶液完全作用可知，
NH₂OH失去电子数等于高锰酸钾得到电子数，
设羟胺的氧化产物中N元素的化合价为x，
由电子守恒可知，25.00×0.001L×0.049mol/L×（x+1）=24.50×0.001L×0.020mol/L×（7-2），
解得x=1，羟胺的氧化产物是N₂O，
故答案为：N₂O．

点评 本题以无机化学性质为载体考查了溶液的配制、盐类的水解、方程式的书写、氧化还原反应等知识点，知道胶体制备的方法、胶体的性质，难度中等，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的综合应用能力．