Question

【題目】利用鋁熱反應焊接鋼軌的原理是2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。某研究小組在實驗室利用簡易裝置進行鋁熱反應。發現生成的鐵呈疏松的褐色硬塊。小組成員推測主要原因是產物鐵含雜質較多，并進一步探究褐色硬塊的組成。

（1）將褐色硬塊處理成粉末狀。研究小組首先排除了含有單質Al雜質的可能性，實驗方法是________，證明不含單質鋁的現象是_____________。

（2）該褐色硬塊的組成基本確定為Fe、Fe2O3，Al2O3。請以上述粉末為樣品，驗證其組成。限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、膠頭滴管、藥匙、過濾器；20% KSCN、3 mol·L－1NaOH、3 mol·L－1HCl、3 mol·L－1HNO3、3 mol·L－1CuSO4、0.01 mol·L－1KMnO4、蒸餾水。

根據你設計的實驗方案，敘述實驗操作、預期現象和結論。_____________。

實驗操作	預期現象和結論
步驟1：
步驟2：
步驟3：
步驟4：

Answer 1

【答案】取少量粉末加入NaOH溶液中 無氣泡冒出

實驗操作	預期現象和結論
步驟1：取少量粉末于燒杯中，加入足量3mol/LNaOH溶液，充分攪拌，過濾，洗滌	粉末減少，說明粉末中可能含有Al2O3
步驟2：取少量步驟1的濾液于試管中，逐滴滴加3mol/LHCl至過量	有白色沉淀產生然后沉淀又溶解，說明粉末中含有Al2O3
步驟3：將步驟1的濾渣轉移到燒杯B中，加入足量3mol/L CuSO4，充分攪拌，過濾，洗滌	有紅色固體生成，說明粉末中含有Fe
步驟4：將步驟3的濾渣轉移到燒杯C中，加入足量3mol/L HCl，充分攪拌，再滴加少量20%KSCN	固體部分溶解，溶液變血紅色，說明粉末中含有Fe2O3

【解析】

（1）根據金屬鋁可以和氫氧化鈉發生反應產生氫氣的性質來回答；

（2）Fe、Fe2O3、Al2O3中只有氧化鋁可以和氫氧化鈉發生反應，鐵和氧化鐵與鹽酸發生反應分別生成亞鐵鹽和鐵鹽，金屬鐵可以置換排在金屬鐵后面的金屬，三價鐵離子遇到硫氰化鉀顯示紅色，據此來回答。

（1）金屬鋁可以和氫氧化鈉發生反應產生氫氣，所以可以取少量粉末加入NaOH溶液中，如果產生氣泡證明含單質鋁，反之則不含，

故答案為：取少量粉末加入NaOH溶液中；無氣泡冒出；

（2）氧化鋁可以和氫氧化鈉發生反應，生成偏鋁酸鈉溶液，和鹽酸反應會出現白色沉淀，隨著鹽酸量的增多，沉淀消失，金屬鐵存在時可以將硫酸銅中的紅色金屬銅置換出來，氧化鐵和鹽酸反應后的溶液中加入硫氰化鉀溶液，會出現紅色，故答案為：

實驗操作	預期現象和結論
步驟1：取少量粉末于燒杯中，加入足量3mol/LNaOH溶液，充分攪拌，過濾，洗滌	粉末減少，說明粉末中可能含有Al2O3
步驟2：取少量步驟1的濾液于試管中，逐滴滴加3mol/LHCl至過量	有白色沉淀產生然后沉淀又溶解，說明粉末中含有Al2O3
步驟3：將步驟1的濾渣轉移到燒杯B中，加入足量3mol/L CuSO4，充分攪拌，過濾，洗滌	有紅色固體生成，說明粉末中含有Fe
步驟4：將步驟3的濾渣轉移到燒杯C中，加入足量3mol/L HCl，充分攪拌，再滴加少量20%KSCN	固體部分溶解，溶液變血紅色，說明粉末中含有Fe2O3

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