Question

某研究性學(xué)習(xí)小組對鋁熱反應(yīng)實驗展開研究。現(xiàn)行高中化學(xué)教材中對“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)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(xué)手冊》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔點、沸點數(shù)據(jù)如下：

物質(zhì)	Al	Al2O3	Fe	Fe2O3
熔點/℃	660	2 054	1 535	1 462
沸點/℃	2 467	2 980	2 750	－

Ⅰ.(1)某同學(xué)推測，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金。理由是：該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點比鐵低，此時液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認(rèn)為他的解釋是否合理？________(填“合理”或“不合理”)。

       (2)設(shè)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(yīng)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(fā)現(xiàn)，硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，硝酸的濃度越稀，對應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價越低。某同學(xué)取一定量上述的熔融物與一定量很稀的硝酸充分反應(yīng)，反應(yīng)過程中無氣體放出。在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐滴加入4 mol·L－1的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積(mL)與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量(mol)的關(guān)系如圖所示。試回答下列問題：

       (1)圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。

       (2)在DE段，沉淀的物質(zhì)的量沒有變化，則此階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________；

       上述現(xiàn)象說明溶液中________結(jié)合OH－的能力比________強(填離子符號)。

       (3)B與A的差值為________mol。

       (4)B點對應(yīng)的沉淀的物質(zhì)的量為________mol，C點對應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積為________mL。

Answer 1

解析�、�.由表中數(shù)據(jù)比較可知，鋁的熔點比鐵低，該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化，此時液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。利用金屬Al與強堿液反應(yīng)放出氫氣的性質(zhì)即可驗證。由于Fe與Al都是活潑的金屬，所以可以用稀硫酸或者稀鹽酸溶解。Ⅱ.由圖像可知硝酸過量，OC段發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，CD段為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀的生成，DE段消耗了NaOH，由此證明硝酸和金屬反應(yīng)的還原產(chǎn)物為較低價態(tài)的NH，EF段為Al(OH)3的消失，只剩下Fe(OH)3沉淀。B與A的差值為Al(OH)3，為4 mol·L－1×(36－34)×10－3 L＝0.008 mol，參加反應(yīng)的n(Al)＝0.008 mol，因為1 mol的Al3＋、Fe3＋均與3 mol的NaOH反應(yīng)，由電子守恒可知Fe和Al化合價升高的總數(shù)等于HNO3生成NH降低的總數(shù)，即3n(Fe)＋3n(Al)＝n(NH)×8＝4 mol·L－1×(34－31)×10－3 L×8，解得n(Fe)＋n(Al)＝0.032 mol，n(Fe)＝0.024 mol，兩種沉淀的物質(zhì)的量為0.032 mol。生成兩種沉淀共消耗n(NaOH)＝0.032 mol×3＝0.096 mol，所以C點體積為：

       31 mL－×103 mL·L－1＝7 mL。

       答案�、�.(1)合理　(2)NaOH溶液　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　(3)B

       Ⅱ.(1)H＋＋OH－===H2O　(2)NH＋OH－===NH3·H2O　Al3＋、Fe3＋、H＋　NH　(3)0.008　(4)0.032　7