Question

16．某化學(xué)興趣小組利用如圖裝置進行鋁熱反應(yīng)實驗，發(fā)現(xiàn)生成的鐵呈疏松的褐色硬塊．小組成員推測主要原因是產(chǎn)物鐵含雜質(zhì)較多，并進一步探究該褐色硬塊的組成．請回答下列問題：
（l）鋁熱反應(yīng)原理Fe₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe（寫化學(xué)方程式）；試劑A為KClO₃或Na₂O₂（寫化學(xué)式）．實驗現(xiàn)象：火星四射，有強光（或放出大量熱）、有褐色固體生成．
（2）將褐色硬塊處理成粉未狀，研究小組首先排除了含有單質(zhì)Al雜質(zhì)的可能性．
實驗方法：首先取少量粉未加入NaoH溶液中；
實驗現(xiàn)象：粉末部分溶解，但沒有氣泡產(chǎn)生；實驗結(jié)論是：粉末中含有Al₂O₃而沒有Al．
（3）根據(jù)上述實驗判斷該褐色硬塊的組成基本確定為Fe、Fe₂O₃、Al₂O₃．提出假設(shè)：
假設(shè)l：固體粉末中除Al₂O₃外還有Fe；
假設(shè)II：固體粉末中除Al₂O₃外還有Fe和Fe₂O₃．
設(shè)計方案并實驗：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
①取少量黑色固體于試管中加稀鹽酸	固體全部溶解，有氣泡產(chǎn)生	假設(shè)I成立，假設(shè)II不成立
②再滴入幾滴0.01mol/L KSCN 溶液	溶液不變色

你認(rèn)為上述結(jié)論是否合理，不合理，理由是Fe₃O₄與酸反應(yīng)生成的Fe³⁺與Fe反應(yīng)生成Fe²⁺，滴入KSCN溶液后也不變色．
（4）取上述實驗所得溶液，滴入適量氯水溶液變紅色．此時涉及的離子反應(yīng)方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-、Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃．

Answer 1

分析 （1）鋁熱反應(yīng)為氧化鐵和鋁的反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為Fe₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，試劑A為KClO₃或Na₂O₂，加熱產(chǎn)生氧氣，幫助燃燒，促進反應(yīng)反應(yīng)進行．此反應(yīng)非常劇烈，反應(yīng)過程火星四射，有強光，放出大量熱；
（2）金屬Al可以和氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，據(jù)此設(shè)計方案；
（3）Fe³⁺與KSCN溶液反應(yīng)變紅，由于固體全部溶解，F(xiàn)e₃O₄與酸反應(yīng)生成的Fe³⁺與Fe反應(yīng)生成Fe²⁺，溶液也可能不變紅．
（4）取上述實驗所得溶液，滴入適量氯水，溶液變紅色，說明溶液中含有Fe²⁺，Cl₂把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，發(fā)生反應(yīng)為2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，F(xiàn)e³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃．

解答 解：（1）通過本題圖可以看出鋁熱反應(yīng)為氧化鐵和鋁的反應(yīng)，該反應(yīng)方程式為：Fe₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，試劑A的作用是加熱產(chǎn)生氧氣，幫助燃燒，促進反應(yīng)反應(yīng)快速進行，一般選取的是KClO₃或Na₂O₂．此反應(yīng)非常劇烈，在反應(yīng)過程中會有火星四射的現(xiàn)象，同時伴有有強光，并放出大量熱，生成黑色的金屬固體鐵，
故答案為：Fe₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe；KClO₃或Na₂O₂；火星四射，有強光（或放出大量熱）；
（2）金屬鋁可以和氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，所以可以取少量粉末加入NaOH溶液中，如果產(chǎn)生氣泡證明含單質(zhì)鋁，反之則不含，
故答案為：NaOH溶液；粉末部分溶解，但沒有氣泡產(chǎn)生；
（3）含有Fe³⁺的溶液與KSCN溶液混合后溶液會變紅，如果沒有Fe³⁺離子，加入KSCN溶液混合后溶液也不會變紅．由于固體全部溶解，在這個過程中Fe₃O₄與酸反應(yīng)生成的Fe³⁺可能與Fe反應(yīng)生成Fe²⁺，這樣溶液也不變紅，故結(jié)論不合理，應(yīng)該確認(rèn)鐵溶解后Fe³⁺還有剩余才能變紅，
故答案為：不合理；Fe₃O₄與酸反應(yīng)生成的Fe³⁺與Fe反應(yīng)生成Fe²⁺，滴入KSCN溶液后也不變色；
（4）取上述實驗所得溶液，滴入適量氯水，溶液變紅色，說明溶液中含有Fe²⁺，而Cl₂能把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，F(xiàn)e³⁺和SCN^-生成配合物，反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃，
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃．

點評 本題通過鋁熱反應(yīng)考查性質(zhì)方案的設(shè)計，題目難度中等，明確發(fā)生反應(yīng)的實質(zhì)為解答關(guān)鍵，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>