Question

13．铝热反应是铝的一个重要性质，某校化学兴趣小组同学为了克服传统铝热反应纸漏斗易燃烧、火星四射等缺点，将实验改成以下装置，取磁性氧化铁在如图A实验装置进行铝热反应，冷却后得到“铁块”混合物．

（1）实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条引火剂，其原因是蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热．
（2）该铝热反应的化学方程式为8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe．
（3）取反应后的“铁块”研碎样称量，加入如图B装置，滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气体体积以测量样品中残留铝的百分含量．试回答下列问题：
①量气管的量具部分是一个中学实验常见量具改装而成，该仪器的名称为碱式滴定管．
②量气管在读数时必须进行的步骤是冷却至室温和调节量气管使左右液面相平．
③取1g样品进行上述实验，共收集到44.8mL气体（换算成标准状况下），则铝的百分含量为3.6%．
④装置中分液漏斗上端和烧瓶用橡胶管连通，除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外，还可以起到降低实验误差的作用．如果装置没有橡胶管，测量出铝的百分含量将会偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）根据蔗糖在浓硫酸中脱水过程中放出大量的热进行分析；
（2）铝和四氧化三铁在高温下发生氧化还原反应生成铁和氧化铝，据此写出反应的化学方程式；
（3）①由于温度、压强影响气体体积，所以应该先冷却到室温，然后调节量气管使左右液面相平，最后读数时视线与凹液面最低处相平；
②量气管的量具部分底部是连接橡胶管，结合实验量具可知是碱式滴定管的部分结构；
③根据生成氢气的量及反应关系式列式计算出样品中铝的质量分数；
④如果装置没有橡胶管，随液体流下试管中压强增大，在排液过程中会排出的液体增多，导致测定结果偏高．

解答 解：（1）由于蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热，所有实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条引火剂，
故答案为：蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热；
（2）在高温条件下，铝和四氧化三铁发生氧化还原反应生成铁和氧化铝，反应的化学方程式为：8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，
故答案为：8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe；
（3）①量气管的量具部分底部是连接橡胶管，结合实验量具可知是碱式滴定管的部分结构，所以该仪器的名称为碱式滴定管，
故答案为：碱式滴定管；
②对量气管读书时，首先等实验装置恢复到室温再进行下一步操作，然后调节量气管使左右液面相平，最后读数时视线与凹液面最低处相平，保证在常温常压下进行，
故答案为：冷却至室温和调节量气管使左右液面相平；
③标准状况下44.8mL氢气的物质的量为：$\frac{44.8×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$=2×10^-3mol，根据关系式2Al～3H₂可知，生成标准状况下44.8mL氢气消耗铝的质量为：27g/mol×2×10^-3mol×$\frac{2}{3}$=0.036g，则铝的百分含量为：$\frac{0.036g}{1g}$×100%=3.6%，
故答案为：3.6%；
④橡胶管可以平衡压强让液体顺利滴入试管中，还可以起到降低实验误差的作用，如果装置中没有橡胶管，随液体流下试管中压强增大，试管中排出液体增多，测量出的该物质百分含量将会偏大，
故答案为：偏大．

点评 本题考查了铝热反应原理及其综合应用，题目难度中等，涉及铝热反应方程式的书写、化学计算、误差分析等知识，注意掌握铝热反应原理，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．