Question

10．铝热反应是铝的一个重要性质，该性质用途十分广泛，不仅被用于焊接钢轨，而且还常被用于冶炼高熔点的金属如钒、铬、锰等．

（1）某校化学兴趣小组同学，取磁性氧化铁按教材中的实验装置（如图1甲）进行铝热反应，现象很壮观．取反应后的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色．出现这种现象的原因，除了可能混有没反应完的磁性氧化铁外，还有一个原因是熔融的铁被空气中氧气氧化．
（2）若证明上述所得“铁块”中含有金属铝，可选择氢氧化钠溶液（填试剂名称），所发生反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
（3）为克服图1甲的缺陷改用图乙装置进行铝热反应．取反应后的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液没有出现血红色．为测定该实验所得“铁块”的成分，实验流程如图2所示．

几种氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示．

	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mg2+
开始沉淀时的pH	7.5	2.8	4.2	9.6
沉淀完全时的pH	9.0	4.0	5	11

①试剂A应选择C，试剂B应选择D．（填序号）
A．稀盐酸  B．氧化铁  C．H₂O₂溶液  D．氨水  E．MgCO₃固体
②灼烧完全的标志是前后两次灼烧质量相差不大于0.1g．
③若最终红色粉未M的质量为12.0g，则该“铁块”的纯度是84%．如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，计算“铁块”的纯度，则计算结果会偏小（填“偏大”“偏小”或“无影响”），原因是Fe（OH）₃在烘干过程中会有部分发生分解反应，质量变小．

Answer 1

分析 （1）考虑生成的熔融的铁的还原性，可以被空气中的氧气氧化导致生成三价的铁；
（2）根据铝与铁的性质的差异性来选择试剂，并写出反应；
（3）①根据题意可知，本实验要定量检测所得“铁块”的成分，故要通过实验流程，将铁元素完全沉淀；而根据表格可知，要使铁元素完全沉淀而铝和镁不沉淀，需将Fe²⁺转化为Fe³⁺，然后沉淀；
②根据Fe（OH）₃的Ksp的表达式来进行计算；
③根据10.0g的铁块中的铁元素最终全到了最终红色粉未M中，根据铁原子的守恒来计算；如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，计算“铁块”的纯度，此时应考虑Fe（OH）₃的分解，引起计算结果偏小．

解答 解：（1）铝热反应生成的熔融的铁具有很强的还原性，可以被空气中的氧气氧化导致生成三价的铁，
故答案为：熔融的铁被空气中氧气氧化；
（2）要证明“铁块”中含有金属铝，应利用铁和铝性质的差异性，即铁不能和碱反应，而铝可以，故应选择氢氧化钠溶液，与铝反应的离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：氢氧化钠溶液；2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）①根据表格可知，要使铁元素完全沉淀而铝离子和镁离子不沉淀，需将Fe²⁺转化为Fe³⁺，故需要加入H₂O₂；然后调节4≤pH＜4.2即可将Fe³⁺沉淀而Al³⁺、Mg²⁺不沉淀，调节pH选用的试剂不能用氧化铁，因为会引起红色粉未M的质量偏大；也不能用MgCO₃固体，因为MgCO₃固体过量时会引起所得固体M则质量偏大，故应选用氨水，
故答案为：C；D；
②根据Fe（OH）₃的Ksp=C（Fe³⁺）•C³（OH^-）=1.1×10^-36，而pH=4，故C（OH^-）=10^-10mol/L，带入Ksp=C（Fe³⁺）•C³（OH^-）=1.1×10^-36，计算得C（Fe³⁺）=1.1×10^-6mol/L，故答案为：1.1×10^-6
③最终红色粉未M为Fe₂O₃，根据10.0g的铁块中的铁元素最终全到了12.0gFe₂O₃中，故铁原子的质量为：m（Fe）=$\frac{12.0g}{160g/mol}$×2×56gmol=8.4g
故该“铁块”的纯度=$\frac{8.4g}{10.0g}$×100%=84%；
如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，烘干过程中会引起Fe（OH）₃的分解，故会导致计算结果偏小，
故答案为：84%；偏小；Fe（OH）₃在烘干过程中会有部分发生分解反应，质量变小．

点评 本题综合考查了铝热反应、性质实验方案的设计，题目难度中等，注意掌握铝热反应原理，明确性质实验方案设计与评价原则，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．