Na、Fe、Cu、Al是常见的金属元素，请按要求回答下列问题：(1)一定条件下，2.3g的Na完全与O 2 反应生成3.6

Question

Na、Fe、Cu、Al是常见的金属元素，请按要求回答下列问题：(1)一定条件下，2.3g的Na完全与O 2 反应生成3.6g产物时失去的电子数为______。(2)向氯化铜溶液中加入一定量的铁粉和铝粉混合物，充分反应后，下列情况可能出现的是______(填编号）。a.溶液中有Cu 2＋ 、Fe 2＋ 、Al 3＋ ，不溶物为Cu b.溶液中有Fe 2＋ 、Al 3＋ ，不溶物为Cu、Fec.溶液中有Fe 3 ＋ 、Al 3 ＋ ，不溶物为Cu d.溶液中有Fe 2+ ，不溶物为Cu、Al(3)将一定质量的铁、铝、铜合金，加入lL一定物质的量浓度的硝酸中，合金完全溶解，测得溶液中（忽略溶液体积的变化）c(H + )＝0.5mol/L、c(Cu 2+ )＝0.3mol/L、c(Al 3 + )＝0.2mol/L、c(NO 3 － )＝2mol/L，则混合物中铁的质量为______。(4)铁的某种氧化物的化学式表示为Fe x O(x＜1),已知铁元素在该氧化物中的质量分数为75%，则x＝______ (精确至0.01)。(5)Na-AI/FeS是一种可充电电池，电池中用含Na + 导电固体作为电解质，在工作过程中Na + 的物质的量保持不变。①若该正极的电极反应式表示为：2Na ＋ ＋FeS＋2e － ＝Na 2 S＋Fe，则电池的负极反应式可表示为_____；充电时，阳极发生反应的物质是______。②用该电池作电源，组成如图所示装置，若通电5min时，铜电极质量增加1.08 g,则该电源电极X名称为______。图中装置A、C的pH变化为：A ______、C ______(填“增大”“减小”或“不变”）。

Answer 1

（14分）（1） 6.02×10 22 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 2 S、Fe（1分） ②负极（2分）  增大（2分）   不变（2分）

试题分析：（1）钠在反应中只能失去1个电子，所以2.3g的Na完全与O 2 反应生成3.6g产物时失去的电子的物质的量是2.3g÷23g/mol＝0.1mol，电子个数是6.02×10 22 或 0.1N A 。 （2）铝和铁都能把位于其后的金属从其盐溶液中置换出来，但铝的活泼性强于铁，铝先与氯化铜溶液反应。a．铝粉、铁粉如果都全部与氯化铜溶液反应，且氯化铜过量，溶液中有Cu 2+ 、Fe 2+ 、Al 3+ ，不溶物为Cu，故a正确；b．铝粉全部与氯化铜溶液反应、铁粉部分与氯化铜溶液未反应，溶液中有Fe 2+ 、Al 3+ ，不溶物为Cu、Fe，故b正确；c．铁粉与氯化铜溶液反应生成氯化亚铁和铜，不可能生成Fe 3+ ，故c错误；d．铝先与氯化铜溶液反应，然后铁与氯化铜溶液反应，只要铝剩余，铁与氯化铜溶液就不反应，溶液中就不可能含有Fe 2+ ，故d错误，答案选ab。 （3）溶液中含有硝酸，所以铁以Fe 3+ 的形式存在。根据电荷守恒可知c(H + )+2c(Cu 2+ )+3c(Al 3+ )+3c(Fe 3+ )＝c(NO 3 - )，即0.5mol/L+0.3mol/L×2＋0.2mol/L×3＋3c(Fe 3+ )＝2mol/L，解得c(Fe 3+ )＝0.1mol/L。根据铁原子守恒可知，铁的物质的量等于铁离子的物质的量，即等于0.1mol/L×1L＝0.1mol，质量为0.1mol×56g/mol＝5.6克。 （4）铁元素在该氧化物中的质量分数为75%，则 ＝0.75，解得x＝0.86。 （5）①原电池中负极失去电子，发生氧化反应。Na和Al都属于金属，但Na较Al活泼，所以根据正极反应式和原电池的电极材料Na－Al/FeS可知负极材料为Na，电极发生反应为2Na-2e - ＝2Na + ；又知该电池中正极的电极反应式为2Na ＋ ＋FeS＋2e － ＝Na 2 S＋Fe，所以电池反应为：2Na+FeS＝Na 2 S+Fe。充电时为电解池原理，相当于原电池的逆反应，因此阳极电极反应式为Na 2 S＋Fe－2e － ＝2Na ＋ ＋FeS，所以充电时，阳极发生反应的物质是Na 2 S和Fe。 ②通电5min时，铜电极质量增加1.08 g,这说明铜电极是阴极，与电源的负极相连，即X是电源的负极，Y是正极。A是惰性电极电解氯化钾溶液，生成物是氯气、氢气和氢氧化钾，溶液pH增大。C相当于是在铜上镀银，属于待镀，因此溶液的pH不变。