Question

【題目】某研究性學習小組對鋁熱反應實驗展開研究。現行高中化學教材中對“鋁熱反應”的現象有這樣的描述：“反應放出大量的熱，并發出耀眼的光芒”、“紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”。查閱《化學手冊》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔點、沸點數據如下：

物質	Al	Al2O3	Fe	Fe2O3
熔點/℃	660	2054	1535	1462
沸點/℃	2467	2980	2750	--

Ⅰ．（1）某同學推測，鋁熱反應所得到的熔融物應是鐵鋁合金。理由是：該反應放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點比鐵低，此時液態的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認為他的解釋是否合理？答：_____ （填“合理”或“不合理”）

（2）設計一個簡單的實驗方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁。該實驗所用試劑是_____ ，反應的離子方程式為____ __。

（3）實驗室溶解該熔融物，下列試劑中最好的是___ ___（填序號）。

A．濃硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．氫氧化鈉溶液

Ⅱ．實驗研究發現，硝酸發生氧化還原反應時，硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低。某同學取一定量上述的熔融物與一定量很稀的硝酸充分反應，反應過程中無氣體放出。在反應結束后的溶液中，逐滴加入4molL-1的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積（mL）與產生的沉淀的物質的量（mol）的關系如圖所示。試回答下列問題：

（4）圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發生反應的離子方程式為____ __

（5）在DE段，沉淀的物質的量沒有變化，則此階段發生反應的離子方程式為____ _ ，上述現象說明溶液中_____ _結合OH—的能力比___ ___強（填離子符號）。

（6）B點對應的沉淀的物質的量為____ __mol，C點對應的氫氧化鈉溶液的體積為____ __mL。

Answer 1

【答案】Ⅰ（1）合理

（2）NaOH溶液；2Al+2OH—+H2O=2AlO2—+3H2↑；

（3）B；

Ⅱ（4）H++OH—═H2O

（5）NH4++OH—═NH3H2O；Al3+、Fe3+、H+；NH4+；

（6）0.032；7。

【解析】試題分析：Ⅰ（1）鋁的熔點比鐵低，生成鐵和液態鋁一起滴落到盛有沙子的容器中形成合金，所以鋁熱反應所得到的熔融物是鐵鋁合金，所以合理。（2）鋁和氫氧化鈉溶液反應生成氣體，所以可以用氫氧化鈉檢驗所得的熔融物中是否含有鋁，反應方程式為2Al+2OH—+H2O=2AlO2—+3H2↑；（3）A、濃硫酸易使鐵鋁鈍化，不能使合金溶解，錯誤；B、活潑金屬與稀硫酸反應，熔融物可溶解于稀硫酸中，正確；C、稀硝酸與金屬反應生成污染性氣體，不是最佳選擇，錯誤；D、鐵不與氫氧化鈉反應，不能將熔融物全部溶解，錯誤。所以選B。Ⅱ（4）O→C之間發生的反應是酸堿中和反應，離子方程式為H++OH—═H2O 。（5）DE一段沉淀的質量沒有變化，該反應為銨根離子與氫氧根離子結合生成一水合氨，方程式為NH4++OH—═NH3H2O；上述現象說明溶液中最先結合氫氧根離子的是氫離子，然后為鋁離子和鐵離子，最后結合氫氧根離子的是銨根離子，所以溶液中的離子結合氫氧根離子的能力最強的是氫離子，最弱的為銨根離子。（6）由圖可知，EF斷消耗的氫氧化鈉溶液為36-34=2mL，該計算參見反應的氫氧化鈉的物質的量為0.002×4=0.008mol，根據方程式計算，氫氧化鋁的物質的量為0.008摩爾，則金屬混合物中鋁為0.008摩爾，設鐵為xmol，鋁為0.008mol，生成的硝酸銨為（34-31）×0.001×4=0.012mol，由于硝酸過量，鐵反應生成硝酸鐵，由電子守恒分析，3x+0.008×3=0.012×3 x=0.024mol，即反應生成氫氧化鐵的物質的量為0.024mol，生成沉淀的總物質的量為0.008+0.024=0.032mol；滴加氫氧化鈉體積為31mL時，氫離子和鋁離子和鐵離子都反應，則C點氫氧化鈉溶液的體積為0.031-0.024×3/4-0.008×3/4="0.00" 7L，即7mL。