Question

7．鋁熱反應是鋁的一個重要性質，該性質用途十分廣泛，不僅被用于焊接鋼軌，而且還常被用于冶煉高熔點的金屬如釩、鉻、錳等．

（1）某�；瘜W興趣小組同學，取磁性氧化鐵按教材中的實驗裝置（如圖甲）進行鋁熱反應，現象很壯觀．指明使用鎂條和氯酸鉀的目的是引發(fā)鋁熱反應．（不超過8個字）
（2）某同學用圖乙裝置進行鋁熱反應．取反應后的“鐵塊”溶于鹽酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液未見血紅色．為測定該實驗所得“鐵塊”中鐵元素含量，設計實驗流程如圖所示．

幾種氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示．

	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mg2+
開始沉淀時的pH	7.5	2.8	4.2	9.6
沉淀完全時的pH	9.0	4.0	5	11

①試劑A應選擇C，試劑B應選擇D．（填序號）
A．稀鹽酸  B．氧化鐵  C．H₂O₂溶液  D．氨水
②寫出反應Ⅱ的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O
③設計簡單實驗證明M的成分是Fe₂O₃而非Fe₃O₄．
【限選試劑：稀鹽酸、稀硫酸、氯水、高錳酸鉀溶液、KSCN溶液、雙氧水】

操作	預期現象
取少量M固體于試管中，向其中加入足量稀硫酸；觀察．	固體完全溶解，溶液呈黃色．
繼續(xù)向上述溶液中滴入幾滴（少量）高錳酸鉀溶液，振蕩觀察	溶液紫紅色未褪去

④上述實驗應灼燒至M質量不變，則能證明M質量不變的標志是連續(xù)兩次灼燒質量相差不大于0.1g．
⑤若最終紅色粉未M的質量為12.0g，則該“鐵塊”的純度是84%．

Answer 1

分析 （1）鎂條和氯酸鉀的目的是點燃鎂條燃燒放熱促進氯酸鉀分解生成氯化鉀和氧氣，起到高溫引發(fā)鋁熱反應的目的；
（2）①根據題意可知，本實驗要定量檢測所得“鐵塊”的成分，故要通過實驗流程，將鐵元素完全沉淀；而根據表格可知，要使鐵元素完全沉淀而鋁和鎂不沉淀，需將Fe²⁺轉化為Fe³⁺，然后沉淀，加入的試劑不能引入新的雜質；
②過氧化氫將Fe²⁺轉化為Fe³⁺；
③氧化鐵溶于酸生成鐵離子的鹽溶液，四氧化三鐵溶于酸會得到鐵離子、亞鐵離子的混合溶液，依據鐵離子和亞鐵離子的檢驗方法和反應現象分析選擇試劑，即檢驗是否含有亞鐵離子設計實驗驗證；
④灼燒完全的標志是物質前后兩次灼燒質量相差不大于0.1g；
⑤根據10.0g的鐵塊中的鐵元素最終全到了最終紅色粉未M中，根據鐵原子的守恒來計算．

解答 解：（1）鎂條和氯酸鉀的目的是點燃鎂條燃燒放熱促進氯酸鉀分解生成氯化鉀和氧氣，起到高溫引發(fā)鋁熱反應的目的，使用鎂條和氯酸鉀的目的是引發(fā)鋁熱反應，
故答案為：引發(fā)鋁熱反應；
（2）①根據表格可知，要使鐵元素完全沉淀而鋁離子和鎂離子不沉淀，需將Fe²⁺轉化為Fe³⁺，故需要加入H₂O₂；然后調節(jié)4≤pH＜4.2即可將Fe³⁺沉淀而Al³⁺、Mg²⁺不沉淀，調節(jié)pH選用的試劑不能用氧化鐵，因為會引起紅色粉未M的質量偏大；也不能用MgCO₃固體，因為MgCO₃固體過量時會引起所得固體M則質量偏大，故應選用氨水，
故答案為：C D；
②過氧化氫具有氧化性，能氧化亞鐵離子為鐵離子，結合原子守恒和電荷守恒配平書寫得到離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺ 2H₂O；
③氧化鐵溶于酸生成鐵離子的鹽溶液，四氧化三鐵溶于酸會得到鐵離子、亞鐵離子的混合溶液，依據鐵離子和亞鐵離子的檢驗方法和反應現象分析選擇試劑，即檢驗是否含有亞鐵離子設計實驗驗證，實驗證明M的成分是Fe₂O₃而非Fe₃O₄．取少量M固體于試管中，向其中加入足量稀硫酸，固體完全溶解，溶液呈黃色，繼續(xù)向上述溶液中滴入幾滴（少量）高錳酸鉀溶液，振蕩觀察溶液紫紅色未褪去，說明含有亞鐵離子，
故答案為：

操作	預期現象
足量稀硫酸
幾滴（少量）高錳酸鉀溶液	溶液紫紅色未褪去

④灼燒完全的標志是物質前后兩次灼燒質量相差不大于0.1g，故答案為：連續(xù)兩次灼燒質量相差不大于0.1g；
⑤最終紅色粉未M為Fe₂O₃，根據10.0g的鐵塊中的鐵元素最終全到了12.0gFe₂O₃中，故鐵原子的質量為：m（Fe）=$\frac{12.0g}{160g/mol}$×2×56gmol=8.4g
故該“鐵塊”的純度=$\frac{8.4g}{10.0g}$×100%=84%，
故答案為：84%．

點評 本題綜合考查了鋁熱反應以及亞鐵離子向三價鐵離子的轉化以及離子的沉淀，化學實驗基本操作，含量計算和離子檢驗實驗設計等知識點，綜合性較強，難度較大．