Question

10．（Ⅰ）銅鐵及其化合物在日常生活中應用廣泛，某研究性學習小組用粗銅（含雜質Fe）與過量氯氣反應得固體A，用稀鹽酸溶解A，然后加試劑調節溶液的pH后得溶液B，溶液B經系列操作可得氯化銅晶體，請回答：
（1）電解精煉粗銅時，粗銅與電源的正極（正極或負極）相連
（2）固體A用稀鹽酸溶解的原因是抑制鐵鹽和銅鹽水解反應；
（3）加何種試劑可以調節溶液的pH后得溶液B？AC
A．CuO   B．Na₂CO₃   C．Cu₂（OH）₂CO₃  D．稀氨水
（4）已知元素在高價態時常表現氧化性，若在酸性CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加熱，生成CuCl沉淀，則生成CuCl的離子方程式是2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺；
（Ⅱ）某含氧物質X僅含三種元素，在198℃以下比較穩定，溫度高時易分解．某研究小組設計并完成如下實驗：

試回答如下問題：
（1）X的化學式為K₂FeO₄，寫出X與H₂O反應的離子方程式4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-
（2）工業上由紅棕色固體2可以制備其單質，寫出化學方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CO₂+2Fe
（3）保存X時應注意避免吸潮和受熱，寫出X在實際生活中的一種應用可作凈水劑．

Answer 1

分析 （Ⅰ）（1）電解過程中，粗銅作陽極，應該為電源的正極相連；
（2）銅離子和鐵離子都能在水溶液中發生水解反應，避免水解，用稀鹽酸溶解；
（3）調節溶液pH的目的是除去鐵離子，所選試劑不能與銅離子反應，也不能引進雜質；
（4）銅離子變成了亞銅離子，被還原，亞硫酸根被氧化成硫酸根，寫成反應，根據化合價升降相等配平方程式；
（Ⅱ）根據題中各物質轉化關系，X與水反應生成溶液Ⅰ焰色反應為紫色，則X中含鉀元素，溶液2應為氯化鉀溶液，X與水反應生成膠體，沉淀后灼燒得紅棕色固體2，則紅棕色固體2為氧化鐵，膠體為氫氧化鐵，所以X中含有鐵元素，某含氧物質X僅含三種元素，所以X由Fe、K、O組成，由于固體1為氯化鉀，質量為2.98g，則其中鉀元素的物質的量為0.04mol，固體2為氧化鐵，質量為1.60g，則鐵元素的物質的量為0.02mol，所以X中氧元素的物質的量為：$\frac{3.96-0.04×39-0.02×56}{16}$mol=0.08mol，所以X中Fe、K、O的物質的量之比為0.02：0.04：0.08=1：2：4，所以X的化學式為K₂FeO₄，根據氧化還原反應中電子得失守恒可知，X與水反應生成的無色氣體為氧氣，據此進行答題．

解答 解：（Ⅰ）（1）電解時，純銅做陰極、粗銅做陽極，則粗銅應該與電源的正極相連，
故答案為：正極；    
（2）為了防止銅離子、鐵離子水解，一般用稀鹽酸溶解氯化鐵和氯化銅，
故答案為：抑制鐵鹽和銅鹽水解反應；
（3）調節溶液pH后可以除去雜質鐵離子，選用的試劑不能引進雜質，也不能與銅離子反應，可以選用A．CuO、C．Cu₂（OH）₂CO₃，不能選用B．Na₂CO₃、D．稀氨水，
故答案為：AC；
（4）在酸性CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加熱生成了CuCl，亞硫酸根檢驗還原性，被氧化成硫酸根，根據化合價變化配平方程式可得：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺；
（Ⅱ）根據題中各物質轉化關系，X與水反應生成溶液Ⅰ焰色反應為紫色，則X中含鉀元素，溶液2應為氯化鉀溶液，X與水反應生成膠體，沉淀后灼燒得紅棕色固體2，則紅棕色固體2為氧化鐵，膠體為氫氧化鐵，所以X中含有鐵元素，某含氧物質X僅含三種元素，所以X由Fe、K、O組成，由于固體1為氯化鉀，質量為2.98g，則其中鉀元素的物質的量為0.04mol，固體2為氧化鐵，質量為1.60g，則鐵元素的物質的量為0.02mol，所以X中氧元素的物質的量為$\frac{3.96-0.04×39-0.02×56}{16}$mol=0.08mol，所以X中Fe、K、O的物質的量之比為0.02：0.04：0.08=1：2：4，所以X的化學式為K₂FeO₄，根據氧化還原反應中電子得失守恒可知，X與水反應生成的無色氣體為氧氣，
（1）根據上面的分析可知，X的化學式為K₂FeO₄，X與H₂O反應的離子方程式為：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-，
故答案為：K₂FeO₄；4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-；
（2）工業上由氧化鐵制備鐵的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CO₂+2Fe，
故答案為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CO₂+2Fe； 
（3）由于K₂FeO₄與水會反應，所以保存K₂FeO₄時應注意避免吸潮和受熱，K₂FeO₄在實際生活中由于與水反應可以生成氫氧化鐵膠體，所以可作凈水劑，
故答案為：避免吸潮和受熱；可作凈水劑．

點評 本題考查了常見金屬單質及其化合物的綜合應用，題目難度中等，涉及無機推斷、物質的分離與提純方法的綜合應用、化學方程式的書寫等知識，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及靈活應用能力．