Question

8．以赤铁矿（化学成分为Fe₂O₃）为原料，经铝热反应所得的熔融物一般是铁铝合金，查阅《化学手册》得知，Al、Al₂O₃、Fe、Fe₂O₃熔点，沸点数据如下：

物质	Al	Al2O3	Fe	Fe2O3
熔点/℃	660	2054	1535	1462
沸点/℃	2467	2980	2750

请回答下列问题：
（1）写出铝热反应的化学方程式：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；
（2）从表中数据推测铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金的理由：Al的熔点比Fe的低；
（3）根据已有知识写出一种验证产物中有Fe的最简单方法：用磁铁吸引，如果能吸引，说明有铁生成；
（4）设计一个简单的实验方案，证明上述所得的熔融物中含有金属铝．（只用反应离子方程式表示）：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（5）在铝热反应中，若铝粉用得过多，在反应后还可回收到铝和氧化铝的混合物，假设针15g该混合物加入150mL稀硫酸中，在标准状况下放出1.68L氢气，为中和过量的硫酸，并使溶液中的Al³⁺恰好完全转化为Al（OH）₃沉淀，需要200mL浓度为6mol•L^-1的NaOH溶液，同该稀硫酸的物质的量浓度是4mol/L．

Answer 1

分析 （1）Al和氧化铁在高温下发生铝热反应生成氧化铝和Fe；
（2）该反应是放热反应而使Fe熔化，且Al的熔点比Fe的低；
（3）Fe能被磁铁吸引；
（4）Al能溶于NaOH溶液且生成氢气；
（5）混合物和硫酸反应生成硫酸盐，溶液中还有剩余的硫酸，所以溶液中的溶质是硫酸盐和硫酸，加入碱后使溶液中铝离子恰好生成沉淀，则原来溶液中的金属阳离子完全转化为氢氧化物，根据电荷守恒知，硫酸根离子所带电荷等于氢氧根离子所带电荷，根据电荷守恒计算硫酸物质的量浓度．

解答 解：（1）Al和氧化铁在高温下发生铝热反应生成氧化铝和Fe，反应方程式为2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，故答案为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；
（2）该反应是放热反应而使Fe熔化，且Al的熔点比Fe的低，所以生成的是铝铁合金，故答案为：铝的熔点比铁的低；
（3）Fe能被磁铁吸引，所以最简单的办法是用磁铁吸引，如果能吸引，说明有铁生成，
故答案为：用磁铁吸引，如果能吸引，说明有铁生成；
（4）Fe、Al、Fe₂O₃、Al₂O₃中只有Al能溶于NaOH溶液且生成氢气，向溶液中加入NaOH溶液，根据固体是否溶解且生成氢气判断是否含有Al，离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（5）混合物和硫酸反应生成硫酸盐，溶液中还有剩余的硫酸，所以溶液中的溶质是硫酸盐和硫酸，加入碱后使溶液中铝离子恰好生成沉淀，则原来溶液中的金属阳离子完全转化为氢氧化物，根据电荷守恒知，硫酸根离子所带电荷等于氢氧根离子所带电荷，根据电荷守恒得c（H₂SO₄）=$\frac{\frac{6mol/L×0.2L×1}{2}}{0.15L}$=4mol/L，
故答案为：4mol/L．

点评 本题以铝及其化合物为载体考查混合物的计算、铝热反应等知识点，涉及计算、物质的鉴定等知识点，Fe可以用物理或化学方法鉴定，难点是（5）题，注意根据电荷守恒进行计算能化繁为简，提高解答效率，题目难度中等．