Question

某同學對“鋁熱反應”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應放出大量的熱，并放出耀眼的光芒”、“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(shù)據(jù)如下：

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

Ⅰ．（1）該同學推測，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，而鋁的熔點比鐵低，此時液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金．你認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

 

，反應的離子方程式為

 

．
（3）實驗室溶解該熔融物，下列試劑中最好的是

 

（填序號），并說明理由：

 

．
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)生氧化還原反應時，硝酸的濃度越稀，對應還原產(chǎn)物中氮元素的化合價越低．為了測定熔融物中兩種金屬的物質(zhì)的量之比，某同學取一定量上述的熔融物與足量很稀的硝酸充分反應，反應過程中無氣體放出．在反應結(jié)束后的溶液中，逐滴加入4mol/L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）逐滴加入4mol/L的氫氧化鈉溶液的定量玻璃儀器

 

，圖中OC段沒有沉淀生成的原因是：

 

．（用離子方程式表示）
（2）由上述圖形分析可知，溶液中結(jié)合OH^-能力最強的離子是

 

（填離子符號，下同）、最弱的離子是

 

．若測定F點沉淀的質(zhì)量，需對混合物進行：過濾、

 

、

 

、稱量．
（3）通過如圖數(shù)據(jù)試計算，熔融物中兩種金屬的物質(zhì)的量之比n（Fe）：n（Al）=

 

．

Answer 1

分析：I．（1）鋁的熔點比鐵低，生成鐵和液態(tài)鋁一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金；
（2）鋁和與氫氧化鈉反應生成氫氣，而鐵不反應，可用氫氧化鈉與鋁反應，生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（3）根據(jù)鋁、鐵與酸都反應進行判斷，注意與濃硫酸發(fā)生鈍化的性質(zhì)；
II． （1）逐滴加入4mol/L的氫氧化鈉溶液的定量玻璃儀器為堿式滴定管；OC段沒有沉淀生成，說明硝酸過量，發(fā)生H⁺+OH^-=H₂O；
（2）D與E一段沉淀的質(zhì)量沒有發(fā)生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應，以此書寫離子方程式；根據(jù)反應順序確定結(jié)合OH^-的能力；
（3）根據(jù)反應圖象結(jié)合反應的離子方程式計算．

解答：解：I． （1）鋁的熔點比鐵低，生成鐵和液態(tài)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；2Al+2OH^-+2H₂O=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；熔融物在一定條件下與濃硫酸或稀硝酸反應，產(chǎn)生有毒氣體，而且消耗的兩種酸量又多；熔融物中鐵不能與氫氧化鈉溶液反應；
II． （1）逐滴加入4mol/L的氫氧化鈉溶液的定量玻璃儀器為堿式滴定管；O→C 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，O→C 之間發(fā)生的反應酸堿中和反應，離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O，
故答案為：堿式滴定管；H⁺+OH^-=H₂O；
（2）D與E一段沉淀的質(zhì)量沒有發(fā)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(xiàn)象說明溶液中最先結(jié)合OH^-是氫離子，最后結(jié)合OH^-是銨根離子，所以溶液中的離子結(jié)合OH^-的能力最強的是氫離子，最弱的是銨根離子，
若測定F點沉淀的質(zhì)量，需對混合物進行：過濾、洗滌、干燥，
故答案為：H⁺； NH₄⁺； 洗滌；干燥；
（3）EF段發(fā)生Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，n（NaOH）=0.002L×4mol/L=0.008mol，則n（Al（OH）₃）=0.008mol，
DE段發(fā)生NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，n（NaOH）=0.003L×4mol/L=0.012mol，則生成n（NH₄⁺）=0.012mol，硝酸鋇還原生成0.012molNH₄⁺，得電子0.012mol×8=0.096mol，則n（Al）+n（Fe）=

0.096mol

3

=0.032mol，而n（Al）=n（Al（OH）₃）=0.008mol，則n（Fe）=0.024mol，
則n（Fe）：n（Al）=0.024mol：0.008mol=3：1，
故答案為：3：1．

點評：本題以鋁的性質(zhì)為載體綜合考查元素化合物以及化學方程式的相關(guān)計算，側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查為高考常見題型，難度中等，注意把握反應的離子方程式的書寫．