Question

19．鐵、鋁、銅及其化合物在生成、生活中有著廣泛的應(yīng)用．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）鋁元素在周期表中位置第三周期第ⅢA族，鋁離子的結(jié)構(gòu)示意圖為．
（2）Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺三種金屬陽(yáng)離子氧化性有強(qiáng)到弱的排列順序是Fe³⁺＞Cu²⁺＞Al³⁺，制造電路板的工藝中，F(xiàn)eCl₃溶液可以蝕刻鋼箔，該反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
（3）與明礬相似，硫酸鐵也可用作凈水劑，但在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)硫酸鐵并不能使酸性廢水中的懸浮物沉降除去，其原因是Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺，酸性廢水抑制Fe³⁺的水解，使其不能生成有吸附作用的Fe（OH）₃膠體．
（4）下表中，對(duì)陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性的判斷都正確的是BC（填寫字母序號(hào)）．

選項(xiàng)	陳述Ⅰ	陳述Ⅱ	判斷
A	鐵是地殼中含量最高的金屬元素	鐵是人類最早使用的金屬材料	Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)Γ?/TD>
B	鋁箔在酒精燈火焰上加熱融化但不滴落	鋁箔對(duì)熔化的鋁有較強(qiáng)的吸附作用	Ⅰ對(duì)；Ⅱ錯(cuò)．
C	鋁粉可以和氧化鐵粉末發(fā)生鋁熱反應(yīng)	鋁熱反應(yīng)是工業(yè)煉鐵最常用方法	Ⅰ對(duì)；Ⅱ錯(cuò)．
D	銅在潮濕空氣中表面會(huì)生成銅綠	可用銅容器盛放濃硫酸	Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)Γ?/TD>

（5）某興趣小組為測(cè)定一種鐵鋁硅合金（Fe₂Al₃Si₂）粉末的組成，提出如下方案：準(zhǔn)備稱取1.46g該合金粉末，加入過(guò)量鹽酸，充分反應(yīng)后過(guò)濾，測(cè)得剩余固體的質(zhì)量為0.07g．向?yàn)V液匯總滴加足量NaOH濃溶液，充分?jǐn)嚢�、過(guò)濾、洗滌得到固體．再將所得固體充分加熱、灼燒，得到紅棕色粉末1.60g．通過(guò)計(jì)算確定次合金的組成為Fe₈Al₄Si（填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 （1）鋁原子結(jié)構(gòu)中有3個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為3，離子核外有10個(gè)電子；
（2）金屬越活潑，對(duì)應(yīng)陽(yáng)離子的氧化性越弱，F(xiàn)eCl₃溶液與銅反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅；
（3）硫酸鐵可用作絮凝劑的原理為三價(jià)鐵離子水解生成氫氧化鐵的膠體具有吸附性，但在酸性廢水抑制Fe³⁺的水解，使其不能生成有吸附作用的Fe（OH）₃膠體；
（4）A．地殼中含量最高的金屬元素是鋁，人類最早使用的金屬材料是銅；
B．氧化鋁的熔點(diǎn)高；
C．鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可用來(lái)冶煉熔點(diǎn)高的金屬；
D．Cu性質(zhì)不活潑，常溫下與濃硫酸不反應(yīng)；
（5）合金溶于過(guò)量鹽酸鐵和鋁反應(yīng)，剩余固體質(zhì)量為硅的質(zhì)量，計(jì)算得到n（Si），加入過(guò)量氫氧化鈉溶液鋁離子反應(yīng)全部變化為偏鋁酸鈉，鐵離子生成氫氧化鐵過(guò)濾、洗滌得固體．再將所得固體充分加熱、灼燒，得紅棕色粉末1.60g為Fe₂O₃，計(jì)算得到鐵元素物質(zhì)的量，結(jié)合質(zhì)量守恒計(jì)算合金中鋁元素物質(zhì)的量得到化學(xué)式．

解答 解：（1）鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，Al位于周期表中第三周期第ⅢA族，鋁離子核內(nèi)有13個(gè)質(zhì)子，核外有10個(gè)電子，則鋁離子的結(jié)構(gòu)示意圖為，
故答案為：第三周期第ⅢA族；；
（2）FeCl₃溶液可以蝕刻銅箔，因?yàn)殍F離子具有氧化性，將銅單質(zhì)氧化生成銅離子和亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，則氧化性為Fe³⁺＞Cu²⁺，金屬越活潑，對(duì)應(yīng)陽(yáng)離子的氧化性越弱，可知氧化性為Cu²⁺＞Al³⁺，則Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺三種金屬陽(yáng)離子氧化性有強(qiáng)到弱的排列順序是Fe³⁺＞Cu²⁺＞Al³⁺，
故答案為：Fe³⁺＞Cu²⁺＞Al³⁺；2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；　　　　　
（3）硫酸鐵可用作絮凝劑的原理為三價(jià)鐵離子水解生成氫氧化鐵的膠體具有吸附性，但在酸性廢水抑制Fe³⁺的水解，使其不能生成有吸附作用的Fe（OH）₃膠體，
故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺，酸性廢水抑制Fe³⁺的水解，使其不能生成有吸附作用的Fe（OH）₃膠體；
（4）A．地殼中含量最高的金屬元素是鋁，人類最早使用的金屬材料是銅，判斷均不合理，故A錯(cuò)誤；
B．氧化鋁的熔點(diǎn)高，包裹在鋁的外面，則鋁箔在酒精燈火焰上加熱融化但不滴落，判斷合理，故B正確；
C．鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可用來(lái)冶煉熔點(diǎn)高的金屬，工業(yè)煉鐵為高爐煉鐵，利用熱還原法，判斷合理，故C正確；
D．Cu性質(zhì)不活潑，常溫下與濃硫酸不反應(yīng)，但不用銅容器盛放濃硫酸，一般利用Fe、Al容器盛放濃硫酸，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC；
（5）1.46g該合金粉末，加入過(guò)量鹽酸溶液，充分反應(yīng)后過(guò)濾，鐵和鋁全部溶解，測(cè)定剩余固體質(zhì)量0.07g為硅．n（Si）=$\frac{0.07g}{28g/mol}$=0.0025mol，向?yàn)V液中滴加足量NaOH濃溶液，鋁離子反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，充分?jǐn)嚢�、過(guò)濾、洗滌得固體．判斷為Fe（OH）₃，再將所得固體充分加熱、灼燒，得紅棕色粉末1.60g為Fe₂O₃，鐵的物質(zhì)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，即化學(xué)式為Fe₈Al₄Si，故答案為：Fe₈Al₄Si．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及金屬及化合物的性質(zhì)、鹽類水解、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)組成的確定等，綜合性較強(qiáng)，把握相關(guān)反應(yīng)原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的綜合考查，題目難度中等．