Question

10．（Ⅰ）铜铁及其化合物在日常生活中应用广泛，某研究性学习小组用粗铜（含杂质Fe）与过量氯气反应得固体A，用稀盐酸溶解A，然后加试剂调节溶液的pH后得溶液B，溶液B经系列操作可得氯化铜晶体，请回答：
（1）电解精炼粗铜时，粗铜与电源的正极（正极或负极）相连
（2）固体A用稀盐酸溶解的原因是抑制铁盐和铜盐水解反应；
（3）加何种试剂可以调节溶液的pH后得溶液B？AC
A．CuO   B．Na₂CO₃   C．Cu₂（OH）₂CO₃  D．稀氨水
（4）已知元素在高价态时常表现氧化性，若在酸性CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀，则生成CuCl的离子方程式是2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺；
（Ⅱ）某含氧物质X仅含三种元素，在198℃以下比较稳定，温度高时易分解．某研究小组设计并完成如下实验：

试回答如下问题：
（1）X的化学式为K₂FeO₄，写出X与H₂O反应的离子方程式4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-
（2）工业上由红棕色固体2可以制备其单质，写出化学方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CO₂+2Fe
（3）保存X时应注意避免吸潮和受热，写出X在实际生活中的一种应用可作净水剂．

Answer 1

分析 （Ⅰ）（1）电解过程中，粗铜作阳极，应该为电源的正极相连；
（2）铜离子和铁离子都能在水溶液中发生水解反应，避免水解，用稀盐酸溶解；
（3）调节溶液pH的目的是除去铁离子，所选试剂不能与铜离子反应，也不能引进杂质；
（4）铜离子变成了亚铜离子，被还原，亚硫酸根被氧化成硫酸根，写成反应，根据化合价升降相等配平方程式；
（Ⅱ）根据题中各物质转化关系，X与水反应生成溶液Ⅰ焰色反应为紫色，则X中含钾元素，溶液2应为氯化钾溶液，X与水反应生成胶体，沉淀后灼烧得红棕色固体2，则红棕色固体2为氧化铁，胶体为氢氧化铁，所以X中含有铁元素，某含氧物质X仅含三种元素，所以X由Fe、K、O组成，由于固体1为氯化钾，质量为2.98g，则其中钾元素的物质的量为0.04mol，固体2为氧化铁，质量为1.60g，则铁元素的物质的量为0.02mol，所以X中氧元素的物质的量为：$\frac{3.96-0.04×39-0.02×56}{16}$mol=0.08mol，所以X中Fe、K、O的物质的量之比为0.02：0.04：0.08=1：2：4，所以X的化学式为K₂FeO₄，根据氧化还原反应中电子得失守恒可知，X与水反应生成的无色气体为氧气，据此进行答题．

解答 解：（Ⅰ）（1）电解时，纯铜做阴极、粗铜做阳极，则粗铜应该与电源的正极相连，
故答案为：正极；    
（2）为了防止铜离子、铁离子水解，一般用稀盐酸溶解氯化铁和氯化铜，
故答案为：抑制铁盐和铜盐水解反应；
（3）调节溶液pH后可以除去杂质铁离子，选用的试剂不能引进杂质，也不能与铜离子反应，可以选用A．CuO、C．Cu₂（OH）₂CO₃，不能选用B．Na₂CO₃、D．稀氨水，
故答案为：AC；
（4）在酸性CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加热生成了CuCl，亚硫酸根检验还原性，被氧化成硫酸根，根据化合价变化配平方程式可得：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺，
故答案为：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺；
（Ⅱ）根据题中各物质转化关系，X与水反应生成溶液Ⅰ焰色反应为紫色，则X中含钾元素，溶液2应为氯化钾溶液，X与水反应生成胶体，沉淀后灼烧得红棕色固体2，则红棕色固体2为氧化铁，胶体为氢氧化铁，所以X中含有铁元素，某含氧物质X仅含三种元素，所以X由Fe、K、O组成，由于固体1为氯化钾，质量为2.98g，则其中钾元素的物质的量为0.04mol，固体2为氧化铁，质量为1.60g，则铁元素的物质的量为0.02mol，所以X中氧元素的物质的量为$\frac{3.96-0.04×39-0.02×56}{16}$mol=0.08mol，所以X中Fe、K、O的物质的量之比为0.02：0.04：0.08=1：2：4，所以X的化学式为K₂FeO₄，根据氧化还原反应中电子得失守恒可知，X与水反应生成的无色气体为氧气，
（1）根据上面的分析可知，X的化学式为K₂FeO₄，X与H₂O反应的离子方程式为：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-，
故答案为：K₂FeO₄；4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-；
（2）工业上由氧化铁制备铁的化学方程式为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CO₂+2Fe，
故答案为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CO₂+2Fe； 
（3）由于K₂FeO₄与水会反应，所以保存K₂FeO₄时应注意避免吸潮和受热，K₂FeO₄在实际生活中由于与水反应可以生成氢氧化铁胶体，所以可作净水剂，
故答案为：避免吸潮和受热；可作净水剂．

点评 本题考查了常见金属单质及其化合物的综合应用，题目难度中等，涉及无机推断、物质的分离与提纯方法的综合应用、化学方程式的书写等知识，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及灵活应用能力．