Question

某同學通過查閱資料得知：鋁和氧化鐵在高溫下反應所得到的熔融物應該是鐵鋁合金．
（1）寫出鋁和氧化鐵在高溫下反應的化學方程式：______．
（2）設計一個最簡單的實驗方案，證明上述所得的熔融物中含有金屬鋁．寫出表示該實驗原理的離子方程式：______．
（3）某同學取一定量上述熔融物與過量的且很稀的硝酸充分反應，發現反應過程中無氣體放出．在反應結束后的溶液中，逐滴加入4mol/L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．在AB段，有刺激性氣味的氣體產生．試回答下列問題：
①熔融物與稀硝酸充分反應后，還原產物NH₄NO₃的物質的量為______mol．
②熔融物中金屬鋁和金屬鐵的物質的量之比為______．

Answer 1

（1）鋁與氧化鐵在高溫條件下生成鐵與氧化鋁，反應方程式為：Al+Fe₂O₃

高溫 .

Fe+Al₂O₃，
故答案為：Al+Fe₂O₃

高溫 .

Fe+Al₂O₃；
（2）利用熔融物與氫氧化鈉溶液反應生成，有氣體生成說明含有Al，反應離子方程式為：2Al+2H₂O+2OH^-=2Al₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2H₂O+2OH^-=2Al₂^-+3H₂↑；
（3）熔融物為鋁鐵合金，與過量稀HNO₃反應，生成Al³⁺、Fe³⁺、H⁺ 過量且無氣體產生，說明NO₃^-被還原為NH₄⁺，即陽離子有H⁺、Al³⁺、Fe³⁺、NH₄⁺．分析圖象可知，7 mL NaOH溶液用于中和H⁺，31mL-7mL=24 mL NaOH溶液用于沉淀Al³⁺、Fe³⁺，34 mL-31 mL=3 mL NaOH溶液用于與NH₄⁺反應，36 mL-34 mL=2 mL NaOH溶液用于溶解Al（OH）₃，
①由NH₄⁺+OH^-=NH₃+H₂O可知，n（NH₄⁺）=3×10^-3L×4 mol/L=0.012 mol，故還原產物NH₄NO₃的物質的量為0.012mol，故答案為：0.012mol；
②由Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，n（Al³⁺）=n（Al）=n[Al（OH）₃]=2×10^-3 L×4 mol/L=0.008 mol，用于沉淀Al³⁺ 的NaOH為0.008mol×3=0.024 mol，則n（Fe³⁺ ）=n（Fe）=（0.024L×4 mol/L-0.024mol）÷3=0.024 mol，故n（Al）：n（Fe）=0.008mol：0.024mol=1：3，
故答案為：1：3．