Question

Na、Fe、Cu、Al是常見的金屬元素，請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題：
（1）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(hào)）．
a．溶液中有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，不溶物為Cu
b．溶液中有Fe²⁺、Al³⁺，不溶物為Cu、Fe
c．溶液中有Fe³⁺、Al³⁺，不溶物為Cu
d．溶液中有Fe²⁺，不溶物為Cu、Al
（2）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(cè)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

 

．
（3）Na-Al/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(guò)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(shí)，陽(yáng)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(shí)，銅電極質(zhì)量增加1.08g，則該電源電極X名稱為

 

．如圖中裝置A、C的pH變化為：A

 

、C

 

（填“增大”“減小”或“不變”）．

Answer 1

考點(diǎn)：常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用,原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題,元素及其化合物

分析：（1）鋁和鐵都能把位于其后的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)，但鋁的活潑性強(qiáng)于鐵，鋁先與鹽溶液反應(yīng)，然后鐵與與鹽溶液反應(yīng)；
（2）根據(jù)溶液中含有硝酸，所以鐵元素以Fe³⁺的形式存在，根據(jù)電荷守恒c（H⁺）+2c（Cu²⁺）+3c（Al³⁺）+3c（Fe³⁺）=c（NO₃^-），據(jù)此計(jì)算c（Fe³⁺），進(jìn)而計(jì)算n（Fe³⁺），再根據(jù)Fe元素守恒計(jì)算原混合物中Fe的質(zhì)量；
（3）①Na和Al都屬于金屬，合金中Na較Al活潑，根據(jù)正極反應(yīng)式知，原電池的電極材料Na-Al/FeS，判斷出負(fù)極材料為Na，失去電子，化合價(jià)升高；又知該電池中正極的電極反應(yīng)式為：2Na⁺+FeS+2e^-=Na₂S+Fe，所以電池總反應(yīng)為：2Na+FeS=Na₂S+Fe，充電時(shí)為電解池原理，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，化合價(jià)升高；
②若通電5min時(shí)，銅電極質(zhì)量增加1.08g，說(shuō)明Cu為陰極，則X為負(fù)極，Y為正極，結(jié)合電極方程式解答該題．

解答：解：（1）a．鋁粉、鐵粉都全部與溶液反應(yīng)，且溶液過(guò)量，溶液中有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，不溶物為Cu，故a正確；
b．鋁粉部分與溶液反應(yīng)、鐵粉與溶液未反應(yīng)，溶液中有Fe²⁺、Al³⁺，不溶物為Cu、Fe，故b正確；
c．鋁粉氯化銅溶液反應(yīng)生成氯化亞鐵和銅，不可能生成Fe³⁺，故c錯(cuò)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(cuò)誤；
故選：ab；
（2）溶液中含有硝酸，所以鐵元素以Fe³⁺的形式存在，溶液中的電荷守恒：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，n（Fe³⁺）=0.1mol/L×1L=0.1mol，故m（Fe）=0.1mol×56g/mol=5.6克，
故答案為：5.6g；
（3）①Na性質(zhì)活潑，易失去電子而被氧化，應(yīng)為原電池的負(fù)極，電極方程式為2Na-2e^-=2Na⁺，充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為Na₂S+Fe-2e^-=2Na⁺+FeS，則陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是Na₂S、Fe，
故答案為：2Na-2e^-=2Na⁺；Na₂S、Fe；
②若通電5min時(shí)，銅電極質(zhì)量增加1.08g，說(shuō)明Cu為陰極，則X為負(fù)極，Y為正極，A為電解KCl溶液，電解方程式為2KCl+2H₂O

電解  .

2KOH+H₂↑+Cl₂↑，溶液pH增大，C中陽(yáng)極上Ag失電子、陰極上銀離子得電子，則溶液中氫離子或氫氧根離子濃度不變，溶液的pH不變，
故答案為：負(fù)極；增大；不變．

點(diǎn)評(píng)：本題考查的知識(shí)點(diǎn)較多，涉及元素化合物性質(zhì)、混合物計(jì)算、原電池和電解原理等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，題目難度中等．注意溶液中的電荷守恒的應(yīng)用．