Question

16．金屬及其化合物滲透在生活中的方方面面，其對(duì)我們的生活影響很大．
（1）鋁熱反應(yīng)可以用于野外焊接鋼軌．如圖是某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行
鋁熱反應(yīng)（鋁過量）的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中他觀察到的現(xiàn)象之一為“紙漏斗
的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”．
①根據(jù)裝置圖，判斷該鋁熱反應(yīng)的鋁熱劑為（寫化學(xué)式）Al、Fe₂O₃．
②為定性檢驗(yàn)鋁熱反應(yīng)后的固體成分，請(qǐng)補(bǔ)充填寫下表：

檢驗(yàn)成分	操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與相關(guān)解釋或結(jié)論
鋁	取少量反應(yīng)后的固體于試管中，加入足量NaOH溶液，振蕩	①加入NaOH溶液后，固體部分溶解，用化學(xué)方程式解釋原因Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O ②觀察到有氣泡產(chǎn)生，證明存在Al．
鐵紅	①另取少量反應(yīng)后的固體于試管中，加入足量稀硫酸， ②（繼續(xù)填寫后續(xù)操作）向試管中滴加KSCN溶液	①加入硫酸，固體全部溶解， ②現(xiàn)象為溶液變紅色，則證明存在鐵紅

（2）某鋰離子電池正極材料含有鈷酸鋰（LiCoO₂），其正極材料可再生利用，其中一步反 應(yīng)是在加熱條件下利用硫酸酸化的雙氧水和鈷酸鋰反應(yīng)得到CoSO₄，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄═Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O
（3）納米鐵粉（Fe）可用于處理地下水中的污染物．一定條件下，向FeSO₄溶液中滴加堿性NaBH₄溶液，溶液中BH₄^-與Fe²⁺反應(yīng)生成納米鐵粉、H₂和B（OH）₄^-，其離子方程式為2Fe²⁺+BH₄^-+4OH^-=2Fe+2H₂↑+B（OH）₄^-．
（4）某酸性工業(yè)廢水中含有有毒的K₂Cr₂O₇．光照下，草酸（H₂C₂O₄）能將其中的Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，現(xiàn)有1000L含 21.6mg/L的Cr₂O₇^2-溶液，需要27.0g草酸可以完全處理掉Cr₂O₇^2-（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）①由圖可知鋁熱劑為鋁粉和氧化鐵；
②鋁與氧化鐵在高溫下生成鐵和氧化鋁，取反應(yīng)后的固體加氫氧化鈉，固體部分溶解，氧化鋁與堿反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水；鋁和與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；
檢驗(yàn)氧化鐵，可取少量樣品加入稀硫酸中，滴加KSCN溶液檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子即可；
（2）硫酸酸化的雙氧水和鈷酸鋰反應(yīng)得到CoSO₄，Co的化合價(jià)降低，LiCoO₂氧化雙氧水后生成Co²⁺和O₂；
（3）向FeSO₄溶液中滴加堿性NaBH₄溶液，溶液中BH₄^-（B元素的化合價(jià)為+3）與Fe²⁺反應(yīng)生成納米鐵粉、H₂和B（OH）₄^-，反應(yīng)中只有Fe、H元素化合價(jià)發(fā)生變化，結(jié)合質(zhì)量守恒、電荷守恒可寫出離子方程式；
（4）草酸中碳元素化合價(jià)為+3價(jià)，被氧化為+4價(jià)，Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，根據(jù)電子守恒確定反應(yīng)關(guān)系式再計(jì)算．

解答 解：（1）①由圖可知鋁熱劑為鋁粉和鐵紅即氧化鐵，故答案為：Al、Fe₂O₃；
②鋁與氧化鐵在高溫下生成鐵和氧化鋁，取反應(yīng)后的固體加氫氧化鈉，固體部分溶解，氧化鋁與堿反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；鋁和與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，可取少量固體樣品加入NaOH溶液中，若有氣泡產(chǎn)生，說明該樣品中含有鋁；
檢驗(yàn)氧化鐵，可取少量樣品加入稀硫酸中，滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，說明原樣品中含有Fe₂O₃；
故答案為：

檢驗(yàn)成分	操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與相關(guān)解釋或結(jié)論
鋁		①Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O ②有氣泡產(chǎn)生
鐵紅	向試管中滴加KSCN溶液	②溶液變紅色

（2）硫酸酸化的雙氧水和鈷酸鋰反應(yīng)得到CoSO₄，Co的化合價(jià)由+3價(jià)降到+2價(jià)，LiCoO₂氧化雙氧水后生成Co²⁺和O₂，方程式為2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄═Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O，
故答案為：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄═Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O；
（3）向FeSO₄溶液中滴加堿性NaBH₄溶液，溶液中BH₄^-（B元素的化合價(jià)為+3）與Fe²⁺反應(yīng)生成納米鐵粉、H₂和B（OH）₄^-，反應(yīng)中只有Fe、H元素化合價(jià)發(fā)生變化，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為2Fe²⁺+BH₄^-+4OH^-=2Fe+2H₂↑+B（OH）₄^-，
故答案為：2Fe²⁺+BH₄^-+4OH^-=2Fe+2H₂↑+B（OH）₄^-；
（4）草酸中碳元素化合價(jià)為+3價(jià)，氧化產(chǎn)物為CO₂，被氧化為+4價(jià)，化合價(jià)共升高2價(jià)，Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，化合價(jià)共降低了6價(jià)，根據(jù)電子守恒，參加反應(yīng)的Cr₂O₇^2-與草酸的物質(zhì)的量之比為是1：3，1000L含21.6mg/L的Cr₂O₇^2-物質(zhì)的量為故答案為$\frac{1000L×0.0216g/L}{216g/mol}$=0.1mol，則草酸的物質(zhì)的量為0.3mol，其質(zhì)量為：0.3mol×90g/mol=27.0g，故答案為：27.0．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鋁熱反應(yīng)以及氧化反應(yīng)還原的綜合應(yīng)用，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，注意把握鋁及其化合物的性質(zhì)，綜合性較強(qiáng)．