Question

【題目】合金是一類非常重要的金屬材料，在生產、生活、軍事或高科技領域中都有廣泛應用。鐵鋁合金是一種新型的高溫結構材料。

(1)寫出工業上生產鐵和鋁的化學方程式(只寫最后得到金屬單質的反應)：________________________。

(2)高溫條件下，Al和Fe2O3按一定比例混合反應可制得Fe3Al，寫出該反應的化學方程式：_______________________________。

(3)如圖表示室溫時不同組分的Fe3Al在65%的濃硝酸中的腐蝕情況。由圖可看出添加了________(填符號)元素的合金耐腐蝕性最差。

(4)某校興趣小組欲測定另一種鐵鋁硅合金(FexAlySiz)粉末的組成。

①小明同學提出如下方案：準確稱取1.46 g該合金粉末，再加入足量NaOH溶液(Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑)，充分反應后過濾，通過測定剩余固體質量及收集到氣體的體積，可計算出此合金的組成。寫出Al與NaOH溶液反應的離子方程式：______________________________。

②小軍同學認為小明同學的方案難以測定標準狀況下氣體的體積，操作不簡便。于是他設計了第二種方案：準確稱取1.46 g該合金粉末，加入過量鹽酸溶液充分反應后過濾，測定剩余固體質量0.07 g。向濾液中滴加足量濃NaOH溶液，充分攪拌、過濾、洗滌得固體。再將所得固體充分加熱、灼燒得紅棕色粉末1.60 g。試通過計算確定此合金的組成。

Answer 1

【答案】(1)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑

(2)3Fe2O3＋8Al2Fe3Al＋3Al2O3

(3)Si

(4)①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑

②m(Si)＝0.07 g，n(Si)＝0.002 5 mol

n(Fe)＝2n(Fe2O3)＝2×＝0.02 mol，m(Fe)＝0.02 mol×56 g·mol－1＝1.12 g

m(Al)＝1.46 g－1.12 g－0.07 g＝0.27 g，n(Al)＝0.01 mol

n(Fe)∶n(Al)∶n(Si)＝0.02 mol∶0.01 mol∶0.002 5 mol＝8∶4∶1

故該合金的組成為Fe8Al4Si

【解析】(1)工業上用熱還原法制備鐵，用電解法制備鋁。(2)Al置換出Fe2O3中的Fe，然后Al和Fe在高溫下可制得Fe3Al。(3)由圖可看出添加了Si元素的合金在65%的濃硝酸中失重最多，耐腐蝕性最差。