Question

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《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．则B点对应的沉淀的物质的量为

 

mol．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）铝的熔点比铁低，生成铁和液态铝一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金；
（2）根据铝与NaOH溶液反应的性质设计实验方案；
（3）A．浓硫酸易使铁、铝钝化，不能使合金溶解；
B．活泼金属与稀硫酸反应；
C．稀硝酸与金属反应生成污染性气体；
D．铁不与NaOH溶液反应；
Ⅱ．沉淀的总量可根据NH₄⁺的量，根据NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 得出n（NH₄⁺），根据氧化还原反应，N元素由+5价变为-3价，而金属都由0价变为+3价，可以运用电子守恒得出金属的物质的量．

解答：解：Ⅰ．（1）铝的熔点比铁低，生成铁和液态铝一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金，所以铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金，
故答案为：合理；
（2）铝与NaOH溶液反应生成气体，反应的化学方程式为2Al+2OH^-+H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，所以可用NaOH溶液检验所得的块状熔融物中含有金属铝，
故答案为：NaOH溶液；2Al+2OH^-+H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）A．浓硫酸易使铁、铝钝化，不能使合金溶解，故A错误；
B．活泼金属与稀硫酸反应，熔融物可溶解于稀硫酸中，故B正确；
C．稀硝酸与金属反应生成污染性气体，不是最佳选择，故C错误；
D．铁不与NaOH溶液反应，不能将熔融物全部溶解，故D错误；
故答案为：B；
Ⅱ．图中OC段没有沉淀生成，此阶段发生的离子方程式为H⁺+OH^-=H₂O；在DE段沉淀的物质的量没有变化，应为NH₄⁺和OH^-的反应，此阶段发生反应的离子方程式为NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O；根据NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 得：n（NH₄⁺）=（34-31）×10^-3L×4mol/L=0.012 mol，根据氧化还原反应，N元素由+5价变为-3价，而金属都由0价变为+3价，可以运用电子守恒得出金属的物质的量为：

0.012mol×8

3

=0.032mol，所以生成沉淀的物质的量为0.032mol，
故答案为：0.032．

点评：本题考查较为综合，涉及铝热反应，金属与硝酸的反应、离子方程式的书写、氧化还原反应、化学计算等知识点，属于中等难度试题；解答此题关键是判断出硝酸的还原产物以及电子转移守恒的运用．