Question

（11分）某研究性學(xué)習(xí)小組對鋁熱反應(yīng)實驗展開研究�，F(xiàn)行高中化學(xué)教材（必修加選修）中對“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)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(xué)手冊》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔點、沸點數(shù)據(jù)如下：

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

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

（2）設(shè)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(yīng)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(fā)現(xiàn)，硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，硝酸的濃度越稀，對應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價越低。某同學(xué)取一定量上述的熔融物與一定量很稀的硝酸充分反應(yīng)，反應(yīng)過程中無氣體放出。在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐滴加入4mol·L－１的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積(mL)與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量(mol)的關(guān)系如圖所示。試回答下列問題：

（1）圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________。

（2）在DE段，沉淀的物質(zhì)的量沒有變化，則此階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_______________ ；

上述現(xiàn)象說明溶液中_________________結(jié)合OH－的能力比_______強（填離子符號）。

（3） B與A的差值為_________mol。B點對應(yīng)的沉淀的物質(zhì)的量為________mol，C點對應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積為___________mL

 

Answer 1

I．（1）合理（2）NaOH溶液，2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；（3）B；

II．（1）H++OH-=H2O；（2）NH4++OH-=NH3·H2O；Al3+、Fe3+、H+；NH4+ ；（3）0.008；0.032mol；7ml。

【解析】

試題分析：I．（1） 該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點比鐵低，此時反應(yīng)產(chǎn)生的液態(tài)的鐵和過量的鋁熔合形成鐵鋁合金。所以他的解釋是合理的；（2）利用Al能夠與強堿溶液發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，而Fe與Al不能發(fā)生反應(yīng)的性質(zhì)加以驗證，所以該實驗所用試劑是NaOH溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ ；（3）A．在常溫下，F(xiàn)e、Al遇濃硫酸會發(fā)生鈍化而不能繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，所以不能在實驗室溶解該熔融物，錯誤；B．Fe、Al都能與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生可溶性物質(zhì)及氫氣，所以可以用于溶解該物質(zhì)，正確； C．稀硝酸可以與Fe、Al發(fā)生反應(yīng)，但是會產(chǎn)生NO等大氣污染物，不健康，因此不適于在實驗室溶解該熔融物，錯誤；D．氫氧化鈉溶液只能與Al反應(yīng)而不能與Fe反應(yīng)，所以不能用于溶解該混合物，錯誤；II．（1）向用硝酸溶解該金屬的溶液中加入NaOH溶液，無沉淀產(chǎn)生，是由于酸過量，加入的NaOH首先與過量的酸發(fā)生中和反應(yīng)，所以O(shè)C段離子方程式是：H++OH-=H2O；（2）在CD段溶液中的Fe3+、Al3+發(fā)生沉淀反應(yīng)形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀；在DE段，沉淀的物質(zhì)的量沒有變化，是因為在DE段NaOH溶液與硝酸被還原為NH4NO3,二者發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，離子方程式是：NH4++ OH-=NH3·H2O；上述現(xiàn)象說明溶液中Al3+、Fe3+、H+；結(jié)合OH－的能力比NH4+強；（3）在EF段NaOH溶解Al(OH)3沉淀，離子方程式是：Al(OH)3+ OH-= AlO2-+ 2H2O。溶解Al(OH)3消耗的NaOH的物質(zhì)的量是n(NaOH)= 4mol/L×0.002L=0.008mol,所以根據(jù)反應(yīng)方程式中二者的物質(zhì)的量關(guān)系可知：n(Al(OH)3)=0.008mol，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀消耗的NaOH溶液的體積是6ml；根據(jù)反應(yīng)方程式NH4++ OH-=NH3·H2O 可知：n(NH4+)=4mol/L×0.003L=0.012mol，n(e-)=0.012mol×8=0.096mol,Fe、Al都是+3價的金屬，由于在反應(yīng)過程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，所以n(Fe)+n(Al)= 0.096mol÷3=0.032mol,所以在B點對應(yīng)的沉淀的物質(zhì)的量與金屬的物質(zhì)的量相等，為0.032mol;使Al3+、Fe3+形成沉淀消耗的NaOH的物質(zhì)的量與電子的物質(zhì)的量相等，是0.096mol ，則其消耗NaOH溶液的體積是V（NaOH）=0.096mol ÷4mol/L=0.024L=24ml,所以 C點對應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積為31ml-24ml=7ml。

考點：考查守恒法在混合物中各成分的確定的應(yīng)用的知識。