Question

7．錳、鋁、鐵、鈉的單質及其化合物在工業生產中有著廣泛應用．請回答下列問題：
（1）工業上可用鋁與軟錳礦（主要成分為MnO₂）反應來冶煉錳．
①用鋁與軟錳礦冶煉錳的原理是3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃（用化學方程式來表示）．
②MnO₂在H₂O₂分解反應中作催化劑．若將適量MnO₂加入酸化的H₂O₂的溶液中，MnO₂溶解產生Mn²⁺，該反應的離子方程式是MnO₂+H₂O₂+2H⁺═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O．
（2）將一定量的鐵粉在氯氣中燃燒后所得固體溶于水可得到溶液X．取少量X溶液兩份，一份加入KSCN溶液時，溶液顯紅色；另一份中加入黃色鐵氰化鉀 （K₃[Fe（CN）₆]）溶液后能發生復分解反應生成藍色沉淀．已知：K₃[Fe（CN）₆]的電離方程式為K₃[Fe（CN）₆]=3K⁺+[Fe（CN）₆]^3-．請分析：
①用化學方程式表示產生兩種金屬陽離子的原因．
②藍色沉淀是由鐵氰化鉀與低價態陽離子反應的結果，試寫出該反應的離子方程式3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓．
（3）將15.6g Na₂O₂和5.4g Al同時放入一定量的水中，充分反應后得到200mL溶液，再向該溶液中緩慢通入HCl氣體6.72L（標準狀況），若忽略反應過程中溶液的體積變化．
請完成下列問題：
①反應過程中共得到的氣體的體積為8.96L（標準狀況）；
②最終是否有沉淀產生？是（填“是”或“否”），若有沉淀產生，其質量為7.8g． （若不存在，則不必回答第（2）問）

Answer 1

分析 （1）①高溫時，鋁與二氧化錳發生置換反應生成錳，為鋁熱反應；
②根據提供的反應物和產物及氧化還原反應可知Mn由+4價變為+2價，氧元素化合價肯定升高；
（2）Fe在氯氣中燃燒生成氯化鐵，取少量X溶液兩份，一份加入KSCN溶液時，溶液顯紅色，則X中含Fe³⁺，另一份中加入黃色鐵氰化鉀 （K₃[Fe（CN）₆]）溶液后能發生復分解反應生成藍色沉淀，則X中還含具有還原性的Fe²⁺，即Fe與氯氣的反應中Fe過量，以此解答；
（3）15.6gNa₂O₂的物質的量為$\frac{15.6g}{78g/mol}$=0.2mol，5.4gAl的物質的量為$\frac{5.4g}{27g/mol}$=0.2mol，6.72LHCl氣體的物質的量為$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol；先計算過氧化鈉、鋁及HCl的物質的量，再利用發生的化學反應：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑、2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑、NaOH+HCl═NaCl+H₂O、NaAlO₂+HCl+H₂O═Al（OH）₃↓+NaCl來分析解答．

解答 解：（1）①高溫時，鋁與二氧化錳發生置換反應生成錳，反應的方程式為3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃，
故答案為：3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Mn+2Al₂O₃；
②根據氧化還原反應可知Mn由+4價變為+2價，氧化合價肯定升高，所以產物有氧氣生成，反應為MnO₂+H₂O₂+2H⁺═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+H₂O₂+2H⁺═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O；
（2）Fe在氯氣中燃燒生成氯化鐵，取少量X溶液兩份，一份加入KSCN溶液時，溶液顯紅色，則X中含Fe³⁺，另一份中加入黃色鐵氰化鉀 （K₃[Fe（CN）₆]）溶液后能發生復分解反應生成藍色沉淀，則X中還含具有還原性的Fe²⁺，即Fe與氯氣的反應中Fe過量，
①由上述分析可知，X中含金屬離子為Fe³⁺、Fe²⁺，發生的反應有：2Fe+Cl₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2FeCl₃、2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，
故答案為：2Fe+Cl₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2FeCl₃、2FeCl₃+Fe=3FeCl₂；
②藍色沉淀是由鐵氰化鉀與低價態陽離子反應的結果，低價陽離子為亞鐵離子，則反應的離子方程式為：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓，
故答案為：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓；
（3）15.6gNa₂O₂的物質的量為$\frac{15.6g}{78g/mol}$=0.2mol，5.4gAl的物質的量為$\frac{5.4g}{27g/mol}$=0.2mol，6.72LHCl氣體的物質的量為$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，
2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
0.2mol               0.4mol   2.24L
2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑
0.2mol      0.2mol     0.2mol      6.72L
顯然氫氧化鈉過量，鋁完全反應，
①反應中共得到氣體的體積為：2.24L+6.72L=8.96L，
故答案為：8.96L；
②將15.6gNa₂O₂和5.4gAl同時放入一定量的水中，反應后溶液的成分為0.2molNaOH和0.2molNaAlO₂，加入0.3molHCl，0.2mol氫氧化鈉消耗0.2mol氯化氫，剩余的0.1mol氯化氫與偏鋁酸鈉反應NaAlO₂+HCl+H₂O═Al（OH）₃↓+NaCl生成0.1mol氫氧化鋁沉淀，
生成的氫氧化鋁的質量為：78g/mol×0.1mol=7.8g，
故答案為：是；7.8g．

點評 本題考查了金屬及其化合物性質的綜合應用、離子方程式的計算，題目難度中等，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學計算能力，注意掌握常見金屬單質及其化合物性質，能夠根據根據發生的反應完成相關計算．