Question

Na、Fe、Cu、Al是常見的金屬元素，請按要求回答下列問題：
(1)一定條件下，2.3g的Na完全與O₂反應(yīng)生成3.6g產(chǎn)物時失去的電子數(shù)為______。
(2)向氯化銅溶液中加入一定量的鐵粉和鋁粉混合物，充分反應(yīng)后，下列情況可能出現(xiàn)的是______(填編號）。
a.溶液中有Cu^2＋、Fe^2＋、Al^3＋，不溶物為Cu    b.溶液中有Fe^2＋、Al^3＋，不溶物為Cu、Fe
c.溶液中有Fe^3＋、Al^3＋，不溶物為Cu           d.溶液中有Fe²⁺，不溶物為Cu、Al
(3)將一定質(zhì)量的鐵、鋁、銅合金，加入lL一定物質(zhì)的量濃度的硝酸中，合金完全溶解，測得溶液中（忽略溶液體積的變化）c(H⁺)＝0.5mol/L、c(Cu²⁺)＝0.3mol/L、c(Al³⁺)＝0.2mol/L、c(NO₃^－)＝2mol/L，則混合物中鐵的質(zhì)量為______。
(4)鐵的某種氧化物的化學(xué)式表示為Fe_xO(x＜1),已知鐵元素在該氧化物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%，則x＝______ (精確至0.01)。
(5)Na-AI/FeS是一種可充電電池，電池中用含Na⁺導(dǎo)電固體作為電解質(zhì)，在工作過程中Na⁺的物質(zhì)的量保持不變。
①若該正極的電極反應(yīng)式表示為：2Na^＋＋FeS＋2e^－＝Na₂S＋Fe，則電池的負(fù)極反應(yīng)式可表示為_____；充電時，陽極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是______。
②用該電池作電源，組成如圖所示裝置，若通電5min時，銅電極質(zhì)量增加1.08 g,則該電源電極X名稱為______。圖中裝置A、C的pH變化為：A ______、C ______(填“增大”“減小”或“不變”）。

Answer 1

（14分）（1） 6.02×10²² 或0.1N_A（1分）（2） a   b（1分）（3）5.6g（2分）
（4）0.86 （2分） （5）①2 Na－2e^－＝2Na ⁺（1分） Na ₂S、Fe（1分）
②負(fù)極（2分）  增大（2分）   不變（2分）

試題分析：（1）鈉在反應(yīng)中只能失去1個電子，所以2.3g的Na完全與O₂反應(yīng)生成3.6g產(chǎn)物時失去的電子的物質(zhì)的量是2.3g÷23g/mol＝0.1mol，電子個數(shù)是6.02×10²² 或0.1N_A。
（2）鋁和鐵都能把位于其后的金屬從其鹽溶液中置換出來，但鋁的活潑性強于鐵，鋁先與氯化銅溶液反應(yīng)。a．鋁粉、鐵粉如果都全部與氯化銅溶液反應(yīng)，且氯化銅過量，溶液中有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，不溶物為Cu，故a正確；b．鋁粉全部與氯化銅溶液反應(yīng)、鐵粉部分與氯化銅溶液未反應(yīng)，溶液中有Fe²⁺、Al³⁺，不溶物為Cu、Fe，故b正確；c．鐵粉與氯化銅溶液反應(yīng)生成氯化亞鐵和銅，不可能生成Fe³⁺，故c錯誤；d．鋁先與氯化銅溶液反應(yīng)，然后鐵與氯化銅溶液反應(yīng)，只要鋁剩余，鐵與氯化銅溶液就不反應(yīng)，溶液中就不可能含有Fe²⁺，故d錯誤，答案選ab。
（3）溶液中含有硝酸，所以鐵以Fe³⁺的形式存在。根據(jù)電荷守恒可知c(H⁺)+2c(Cu²⁺)+3c(Al³⁺)+3c(Fe³⁺)＝c(NO₃^-)，即0.5mol/L+0.3mol/L×2＋0.2mol/L×3＋3c(Fe³⁺)＝2mol/L，解得c(Fe³⁺)＝0.1mol/L。根據(jù)鐵原子守恒可知，鐵的物質(zhì)的量等于鐵離子的物質(zhì)的量，即等于0.1mol/L×1L＝0.1mol，質(zhì)量為0.1mol×56g/mol＝5.6克。
（4）鐵元素在該氧化物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%，則＝0.75，解得x＝0.86。
（5）①原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。Na和Al都屬于金屬，但Na較Al活潑，所以根據(jù)正極反應(yīng)式和原電池的電極材料Na－Al/FeS可知負(fù)極材料為Na，電極發(fā)生反應(yīng)為2Na-2e^-＝2Na⁺；又知該電池中正極的電極反應(yīng)式為2Na^＋＋FeS＋2e^－＝Na₂S＋Fe，所以電池反應(yīng)為：2Na+FeS＝Na₂S+Fe。充電時為電解池原理，相當(dāng)于原電池的逆反應(yīng)，因此陽極電極反應(yīng)式為Na₂S＋Fe－2e^－＝2Na^＋＋FeS，所以充電時，陽極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是Na ₂S和Fe。
②通電5min時，銅電極質(zhì)量增加1.08 g,這說明銅電極是陰極，與電源的負(fù)極相連，即X是電源的負(fù)極，Y是正極。A是惰性電極電解氯化鉀溶液，生成物是氯氣、氫氣和氫氧化鉀，溶液pH增大。C相當(dāng)于是在銅上鍍銀，屬于待鍍，因此溶液的pH不變。