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题文
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AlAl2O3FeFe2O3
熔点/℃660205415351462
沸点/℃246729802750--
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为______上述现象说明溶液中______结合OH-的能力比______强(填离子符号).
(3)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.
题型:问答题难度:中档来源:不详
答案
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.(1)O→C之间没有沉淀生成,说明硝酸过量,O→C之间发生的反应酸碱中和反应,离子方程式为H++OH-═H2O,
故答案为:H++OH-═H2O;
(2)D与E一段沉淀的质量没有发生变化,该反应为NH4NO3和NaOH反应,反应的离子方程式为:NH4++OH-═NH3•H2O;说明硝酸被还原生成了铵根离子,;
上述现象说明溶液中最先结合OH-是氢离子,然后为Al3+、Fe3+,最后结合OH-是铵根离子,所以溶液中的离子结合OH-的能力最强的是氢离子,最弱的是铵根离子,
故答案为:NH4++OH-═NH3•H2O;Al3+、Fe3+、H+;NH4+
(3)由图可知,EF段消耗的氢氧化钠溶液为36mL-34m=2mL,故该计算参加反应的氢氧化钠的物质的量为:0.002L×4mol/L=0.008mol,根据Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O可知,Al(OH)3的物质的量为0.008mol;金属混合物中含有铝0.008mol;
设铁为xmol,Al为0.008mol,生成硝酸铵为:(34-31)×0.001L×4mol/L=0.012mol,由于显示过量,铁反应生成了硝酸铁,由电子守恒可知,3x+0.008×3=0.012×8,解得x=0.024mol,即反应生成氢氧化铁的物质的量为0.024mol,生成沉淀的总物质的量为:0.008mol+0.024mol=0.032mol;
滴加NaOH体积为31ml时,发生反应为①H++OH-=H2O,②Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,Al3++3OH-=Al(OH)3↓,则C点氢氧化钠溶液的体积为31mL-
0.024mol×3
4mol/L
×1000mL/L-
0.008mol×3
4mol/L
×1000mL/L=7mL,
故答案为:0.032;7.
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铝热反应
考点名称:铝热反应
  • 铝热反应:

    铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。可简单认为是铝与某些金属氧化物(如Fe?O?、Fe?O?、Cr?O?、V?O?等)在高热条件下发生的反应。铝热反应常用于冶炼高熔点的金属,并且它是一个放热反应其中镁条为引燃剂,氯酸钾为助燃剂。镁条在空气中可以燃烧,氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时,氯酸钾则是氧化剂,以保证镁条的继续燃烧,同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。
  • 实验原理:

    镁条在空气中可以燃烧,氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时,氯酸钾则是氧化剂,以保证镁条的继续燃烧,同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。由于该反应放出大量的热,只要反应已经引发,就可剧烈进行,放出的热使生成的铁熔化为液态。但是,氯酸钾不能用高锰酸钾代替,因为高锰酸钾氧化性太强,高温会和强还原剂镁反应,发生爆炸。铝热剂:铝与金属氧化物的混合物(比例约为1:2.95)
    铝热剂着火点较高,需要引燃。常见的是用镁条引燃(若氧气不足镁燃烧不充分的话,亦可再混入适量氯酸钾或过氧化钡,但易自燃),亦可用高温喷枪点燃。
    实验反应化学方程式:
    氧化铁:
    四氧化三铁:
    二氧化锰:
    五氧化二钒:
    氧化铬:
    (铝热反应配平技巧:取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如中,可取Fe?O?和Al?O?中氧的最小公倍数12,则Fe?O?前应为3Al?O?前应为4,底下便可得到Al为8,Fe为9)

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