Question

7．铝热反应实验如下：用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起（先将置于内层的漏斗底部剪一个小孔，用水润湿），架在铁架台的铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿．将适量的炒干的氧化铁粉末和铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条，引燃氧化铁和铝粉的混合物，反应剧烈进行，发出耀眼的强光，生成铁和氧化铝．
（1）某同学为研究该实验，查阅有关资料得到如下数据：
①该同学推测，铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金．理由是：该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金．你认为他的解释是否合理？合理（填“合理”或“不合理”）
②设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝．该实验所用的试剂是NaOH溶液，反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
③实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是B（填序号）．
A．浓硫酸     B．稀硫酸     C．稀硝酸     D．氢氧化钠溶液
（2）实验研究发现，硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价就越低．某同学取一定量上述的熔融物与一定量很稀的硝酸充分反应，反应过程中无气体放出．在反应结束后的溶液中，逐滴加入4摩/升的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积（毫升）与产生的沉淀的物质的量（摩尔）的关系如图所示．
回答下列问题：
①图中OC段没有沉淀生成，此阶段发生反应的离子方程式为H⁺+OH^-═H₂O
②在DE段，沉淀的物质的量没有变化，则此阶段发生反应的离子方程式为NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，上述现象说明溶液中H⁺、Fe³⁺、Al³⁺结合OH^-的能力比NH₄⁺强（填离子符号）．
③B点与A点的差值为0.008摩尔．

Answer 1

分析 （1）①铝的熔点比铁低，生成铁和液态铝一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金；
②根据铝与NaOH溶液反应的性质设计实验方案；
③A．浓硫酸易使铁、铝钝化，不能使合金溶解；
B．活泼金属与稀硫酸反应；
C．稀硝酸与金属反应生成污染性气体；
D．铁不与NaOH溶液反应．
（2）①O→C 之间没有沉淀生成，说明硝酸过量，O→C 之间发生的反应酸碱中和反应，以此书写离子方程式；
②D与E一段沉淀的质量没有发生变化，为NH₄NO₃和NaOH反应，以此书写离子方程式；根据反应顺序确定结合OH^-的能力；
③B与A的差值为氢氧化铝的物质的量，由EF段消耗的氢氧化钠，根据Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物质的量．

解答 解：（1）①铝的熔点比铁低，生成铁和液态铝一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金，所以铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金，
故答案为：合理；
②铝与NaOH溶液反应生成气体，反应的化学方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，所以可用NaOH溶液检验所得的块状熔融物中含有金属铝，
故答案为：NaOH溶液；2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
③A．浓硫酸易使铁、铝钝化，不能使合金溶解，故A错误；
B．活泼金属与稀硫酸反应，熔融物可溶解于稀硫酸中，故B正确；
C．稀硝酸与金属反应生成污染性气体，不是最佳选择，故C错误；
D．铁不与NaOH溶液反应，不能将熔融物全部溶解，故D错误；
故答案为：B；
（2）①O→C 之间没有沉淀生成，说明硝酸过量，O→C 之间发生的反应酸碱中和反应，离子方程式为H⁺+OH^-═H₂O，
故答案为：H⁺+OH^-═H₂O；
②D与E一段沉淀的质量没有发生变化，为NH₄NO₃和NaOH反应，反应的离子方程式为：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；
上述现象说明溶液中最先结合OH^-是氢离子，最后结合OH^-是NH₄⁺离子，所以溶液中的H⁺、Fe³⁺、Al³⁺离子结合OH^-的能力强于是NH₄⁺，
故答案为：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O； H⁺；Fe³⁺；Al³⁺；NH₄⁺；
③由图可知，EF段消耗的氢氧化钠溶液为36mL-34m=2mL，故该计算参加反应的氢氧化钠为0.002L×4mol/L=0.008mol，根据Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，Al（OH）₃的物质的量为0.008mol，
故答案为：0.008．

点评 本题考查铝热反应、金属与硝酸的反应、离子方程式的书写、氧化还原反应、化学计算等知识点，题目难度较大，明确图中各阶段反应实质为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及灵活应用能力．