Question

某研究性學習小組對鋁熱反應實驗展開研究．某高中化學教材中對“鋁熱反應”的現象有這樣的描述：“反應放出大量的熱，并發出耀眼的光芒”、“紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”．查閱《化學手冊》知，Al、Al₂O₃、Fe、Fe₂O₃熔點、沸點數據如下：

物質	Al	Al2O3	Fe	Fe2O3
熔點/℃	660	2054	1535	1462
沸點/℃	2467	2980	2750	-

Ⅰ．（1）某同學推測，鋁熱反應所得到的熔融物應是鐵鋁合金．理由是：該反應放出的熱量使鐵熔化，而鋁的溶點比鐵低，此時液態的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金．你認為他的解釋是否合理？答    （填“合理”或“不合理”）
（2）設計一個簡單的實驗方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁．該實驗所用試劑是    ，反應的離子方程式為    ．
（3）實驗室溶解該熔融物，在下列試劑中最適宜的試劑是    （填序號）．
A．濃硫酸B．稀硫酸C．稀硝酸D．氫氧化鈉溶液
Ⅱ．實驗研究發現，硝酸發生氧化還原反應時，硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低．某同學取一定量上這的熔融物與一定量很稀的硝酸充分反應，反應過程中無氣體放出．在反應結束后的溶液中，逐滴加入4mol?L^-1的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積（mL）與產生的沉淀的物質的量（mol）的關系如右圖所示，試回答下列問題：
（1）圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發生反應的離子方程式為    ．
（2）在DE段，沉淀的物質的最沒有變化，則此階段發生反應的離子方程式為    ，上述現象說明溶液中的離子結合OH^-的能力最強的是    最弱的是    （填離子符號）
（3）B與A的差值為    mol．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ．（1）鋁的熔點比鐵低，生成鐵和液態鋁一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金；
（2）根據鋁與NaOH溶液反應的性質設計實驗方案；
（3）A．濃硫酸易使鐵、鋁鈍化，不能使合金溶解；
B．活潑金屬與稀硫酸反應；
C．稀硝酸與金屬反應生成污染性氣體；
D．鐵不與NaOH溶液反應．
Ⅱ．（1）O→C 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，O→C 之間發生的反應酸堿中和反應，以此書寫離子方程式；
（2）D與E一段沉淀的質量沒有發生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應，以此書寫離子方程式；根據反應順序確定結合OH^-的能力；
（3）B與A的差值為氫氧化鋁的物質的量，由EF段消耗的氫氧化鈉，根據Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物質的量．
解答：解：Ⅰ．（1）鋁的熔點比鐵低，生成鐵和液態鋁一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金，所以鋁熱反應所得到的熔融物應是鐵鋁合金，
故答案為：合理；
（2）鋁與NaOH溶液反應生成氣體，反應的化學方程式為2Al+2OH^-+H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，所以可用NaOH溶液檢驗所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁，
故答案為：NaOH溶液；2Al+2OH^-+H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）A．濃硫酸易使鐵、鋁鈍化，不能使合金溶解，故A錯誤；
B．活潑金屬與稀硫酸反應，熔融物可溶解于稀硫酸中，故B正確；
C．稀硝酸與金屬反應生成污染性氣體，不是最佳選擇，故C錯誤；
D．鐵不與NaOH溶液反應，不能將熔融物全部溶解，故D錯誤；
故答案為：B；
Ⅱ．（1）O→C 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，O→C 之間發生的反應酸堿中和反應，離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O，故答案為：H⁺+OH^-═H₂O；
D與E一段沉淀的質量沒有發生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應，反應的離子方程式為NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，
上述現象說明溶液中最先結合OH^-是氫離子，最后結合OH^-是銨根離子，所以溶液中的離子結合OH^-的能力最強的是氫離子，最弱的是銨根離子，
故答案為：NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O； H⁺；NH₄⁺；
（3）2）由圖可知，EF段消耗的氫氧化鈉溶液為36mL-34m=2mL，故該計算參加反應的氫氧化鈉為0.002L×4mol/L=0.008mol，根據Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，Al（OH）₃的物質的量為0.008mol，
故答案為：0.008．
點評：本題考查鋁熱反應，金屬與硝酸的反應、離子方程式的書寫、氧化還原反應、化學計算等知識點，難度較大，清楚圖中各階段反應過程，據此判斷出硝酸的還原產物以及電子轉移守恒的運用是解題關鍵．