Question

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4mol?L^-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．則B點對應的沉淀的物質的量為

 

mol．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）鋁的熔點比鐵低，生成鐵和液態鋁一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金；
（2）根據鋁與NaOH溶液反應的性質設計實驗方案；
（3）A．濃硫酸易使鐵、鋁鈍化，不能使合金溶解；
B．活潑金屬與稀硫酸反應；
C．稀硝酸與金屬反應生成污染性氣體；
D．鐵不與NaOH溶液反應；
Ⅱ．沉淀的總量可根據NH₄⁺的量，根據NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 得出n（NH₄⁺），根據氧化還原反應，N元素由+5價變為-3價，而金屬都由0價變為+3價，可以運用電子守恒得出金屬的物質的量．

解答：解：Ⅰ．（1）鋁的熔點比鐵低，生成鐵和液態鋁一起滴落至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應是鐵鋁合金，
故答案為：合理；
（2）鋁與NaOH溶液反應生成氣體，反應的化學方程式為2Al+2OH^-+H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，所以可用NaOH溶液檢驗所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁，
故答案為：NaOH溶液；2Al+2OH^-+H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）A．濃硫酸易使鐵、鋁鈍化，不能使合金溶解，故A錯誤；
B．活潑金屬與稀硫酸反應，熔融物可溶解于稀硫酸中，故B正確；
C．稀硝酸與金屬反應生成污染性氣體，不是最佳選擇，故C錯誤；
D．鐵不與NaOH溶液反應，不能將熔融物全部溶解，故D錯誤；
故答案為：B；
Ⅱ．圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發生的離子方程式為H⁺+OH^-=H₂O；在DE段沉淀的物質的量沒有變化，應為NH₄⁺和OH^-的反應，此階段發生反應的離子方程式為NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O；根據NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 得：n（NH₄⁺）=（34-31）×10^-3L×4mol/L=0.012 mol，根據氧化還原反應，N元素由+5價變為-3價，而金屬都由0價變為+3價，可以運用電子守恒得出金屬的物質的量為：

0.012mol×8

3

=0.032mol，所以生成沉淀的物質的量為0.032mol，
故答案為：0.032．

點評：本題考查較為綜合，涉及鋁熱反應，金屬與硝酸的反應、離子方程式的書寫、氧化還原反應、化學計算等知識點，屬于中等難度試題；解答此題關鍵是判斷出硝酸的還原產物以及電子轉移守恒的運用．