某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究.现行高中化学教材中对“铝热反应的现象有这样的描述:“反应放出大量的热.并发出耀眼的光芒 .“纸漏斗的下部被烧穿.有熔融物落入沙中 .查阅知.Al.Al2O3.Fe.Fe2O3熔点.沸点数据如下:物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/℃660205415351462沸点/℃246729802750-I.(1)某同学推测.铝热反应所� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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（11分）某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究。现行高中化学教材（必修加选修）中对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下：

物质	Al	Al2O3	Fe	Fe2O3
熔点/℃	660	2054	1535	1462
沸点/℃	2467	2980	2750	-

I.（1）某同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是：该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理？答：_________________(填“合理”或“不合理)

（2）设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是______________,反应的离子方程式为_________________________________。

（3）实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是____________(填序号)。

A．浓硫酸 B．稀硫酸C．稀硝酸 D．氢氧化钠溶液

II．实验研究发现，硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取一定量上述的熔融物与一定量很稀的硝酸充分反应，反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入4mol·L－１的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。试回答下列问题：

（1）图中OC段没有沉淀生成，此阶段发生反应的离子方程式为________________。

（2）在DE段，沉淀的物质的量没有变化，则此阶段发生反应的离子方程式_______________ ；

上述现象说明溶液中_________________结合OH－的能力比_______强（填离子符号）。

（3） B与A的差值为_________mol。B点对应的沉淀的物质的量为________mol，C点对应的氢氧化钠溶液的体积为___________mL

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】

试题分析：I．（1）该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时反应产生的液态的铁和过量的铝熔合形成铁铝合金。所以他的解释是合理的；（2）利用Al能够与强碱溶液发生反应产生氢气，而Fe与Al不能发生反应的性质加以验证，所以该实验所用试剂是NaOH溶液，反应的化学方程式是：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ ；（3）A．在常温下，Fe、Al遇浓硫酸会发生钝化而不能继续发生反应，所以不能在实验室溶解该熔融物，错误；B．Fe、Al都能与稀硫酸发生反应产生可溶性物质及氢气，所以可以用于溶解该物质，正确； C．稀硝酸可以与Fe、Al发生反应，但是会产生NO等大气污染物，不健康，因此不适于在实验室溶解该熔融物，错误；D．氢氧化钠溶液只能与Al反应而不能与Fe反应，所以不能用于溶解该混合物，错误；II．（1）向用硝酸溶解该金属的溶液中加入NaOH溶液，无沉淀产生，是由于酸过量，加入的NaOH首先与过量的酸发生中和反应，所以OC段离子方程式是：H++OH-=H2O；（2）在CD段溶液中的Fe3+、Al3+发生沉淀反应形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀；在DE段，沉淀的物质的量没有变化，是因为在DE段NaOH溶液与硝酸被还原为NH4NO3,二者发生复分解反应，离子方程式是：NH4++ OH-=NH3·H2O；上述现象说明溶液中Al3+、Fe3+、H+；结合OH－的能力比NH4+强；（3）在EF段NaOH溶解Al(OH)3沉淀，离子方程式是：Al(OH)3+ OH-= AlO2-+ 2H2O。溶解Al(OH)3消耗的NaOH的物质的量是n(NaOH)= 4mol/L×0.002L=0.008mol,所以根据反应方程式中二者的物质的量关系可知：n(Al(OH)3)=0.008mol，产生Al(OH)3沉淀消耗的NaOH溶液的体积是6ml；根据反应方程式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价的金属，由于在反应过程中电子转移数目相等，所以n(Fe)+n(Al)= 0.096mol÷3=0.032mol,所以在B点对应的沉淀的物质的量与金属的物质的量相等，为0.032mol;使Al3+、Fe3+形成沉淀消耗的NaOH的物质的量与电子的物质的量相等，是0.096mol ，则其消耗NaOH溶液的体积是V（NaOH）=0.096mol ÷4mol/L=0.024L=24ml,所以 C点对应的氢氧化钠溶液的体积为31ml-24ml=7ml。

考点：考查守恒法在混合物中各成分的确定的应用的知识。

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