Question

10．铝热反应原理可以应用在生产上，例如焊接钢轨、冶炼难熔金属、制作传统的烟火剂等．某小组同学在研究铝热反应时，进行如下讨论和实验．
（1）关于铝热反应有以下两种认识，其中正确的是b（填字母序号）．
a．该反应需在高温下发生，所以是吸热反应
b．因为铝的还原性较强，所以铝能将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来
（2）铝和氧化铁反应的化学方程式是2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃．
（3）铝和氧化铁反应所得固体成分的初步确定．

实验序号	操作及现象
i	取少量固体样品，加入过量稀盐酸，固体溶解，产生无色气体（经检验为H2），溶液呈浅黄色
ii	向i所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈浅红色，再加入H2O2溶液，产生无色气体（经检验为O2），溶液变为深红色

①由上述实验可知：溶液中Fe元素的存在形式有Fe²⁺、Fe³⁺．
②i中产生H₂的原因是样品中除含Fe外，可能有未反应的Al，为检验样品中是否含Al单质，可选用的试剂是NaOH溶液．
③ii中生成O₂的化学方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
进一步的实验表明，上述固体样品中Fe元素的存在形式有：Fe、Fe₂O₃、Fe₃O₄．

Answer 1

分析 （1）反应中吸热、放热与反应条件没有必然关系，需要根据反应物总能量与生成物总能量大小进行比较；铝热反应中由于铝的还原性较强，所以才能够将还原性弱的金属置换出来；
（2）铝与氧化铁在高温下发生反应生成氧化铝和铁，据此写出反应的化学方程式；
（3）取少量固体样品，加入过量稀盐酸，固体溶解，产生无色气体（经检验为H₂），溶液呈浅黄色，说明溶液中含有铁离子；向i所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈浅红色，再加入H₂O₂溶液，产生无色气体（经检验为O₂），溶液变为深红色，说明加入双氧水后，溶液中亚铁离子被氧化成铁离子，所以溶液由浅红色变为深红色，则溶液中铁元素存在形式为Fe²⁺、Fe³⁺；铁离子能够做催化剂，使双氧水分解生成氧气；可以用氢氧化钠溶液鉴别反应后的固体中是否含有金属铝，据此进行解答．

解答 解：（1）a．该反应需在高温下发生，所以是吸热反应：反应吸热、放热与反应条件没有必然关系，该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，故a错误；
b．铝热反应中，由于铝的还原性较强，所以铝能将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来，故b正确；
故答案为：b；
（2）铝与氧化铁发生的铝热反应方程式为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，故答案为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；
（3）取少量固体样品，加入过量稀盐酸，固体溶解，产生无色气体（经检验为H₂），溶液呈浅黄色，说明溶液中含有铁离子；向i所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈浅红色，再加入H₂O₂溶液，产生无色气体（经检验为O₂），溶液变为深红色，说明加入双氧水后，溶液中亚铁离子被氧化成铁离子，所以溶液由浅红色变为深红色，则溶液中铁元素存在形式为Fe²⁺、Fe³⁺，
①根据分析可知，铁元素在溶液中存在形式为：Fe²⁺、Fe³⁺，故答案为：Fe²⁺、Fe³⁺；
②铁、氧化铁都不与氢氧化钠溶液反应，而铝能够与氢氧化钠溶液反应，所以可用氢氧化钠溶液检验样品中是否含Al单质，故答案为：NaOH溶液；
③ii中双氧水在铁离子催化作用下分解生成氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

点评 本题考查了铝热反应，题目难度中等，涉及铝热反应原理、化学方程式书写、物质检验与鉴别方法等知识，明确铝热反应原理为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学实验能力．