题目内容

10.某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”.查阅《化学手册》知,Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下:
物质AlAl2O3FeFe2O3
熔点/℃660205415351462
沸点/℃246729802750--
I.该同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金.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.请你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.该实验所用试剂是NaOH溶液,反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑.
Ⅱ.实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应反应产物中氮元素的化合价越低.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4mol•L-1的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示.试回答下列问题:
(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.
(3)当图中C=13mL时,原溶液中Fe3+与Al3+的物质的量之比为2:1.

分析 Ⅰ.根据铝与NaOH溶液反应的性质设计实验方案;
Ⅱ.(1)O→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,以此书写反应的离子方程式;
(2)D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;
(3)根据反应图象结合反应的离子方程式计算.

解答 解:I.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↑;
Ⅱ.图中OC段没有沉淀生成,此阶段发生的离子方程式为H++OH-=H2O;在DE段沉淀的物质的量没有变化,应为NH4+和OH-的反应,此阶段发生反应的离子方程式为NH4++OH-═NH3•H2O;
(1)O→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;
(2)D与E一段沉淀的质量没有发生变化,该反应为NH4NO3和NaOH反应,反应的离子方程式为:NH4++OH-═NH3•H2O,
故答案为:NH4++OH-═NH3•H2O;
(3)EF段发生Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O,n(NaOH)=0.002L×4mol/L=0.008mol,则n(Al(OH)3)=0.008mol,
图中CD段铝离子消耗的氢氧根是(36-34)×3ml=6ml,所以三价铁离子消耗的氢氧根离子的物质的量为31ml-13ml-6ml=12ml,而铝离子和铁离子与氢氧根离子都是1:3反应,所以物质的量之比等于消耗氢氧化钠的体积之比,即12ml:6ml=2:1,故答案为:2:1.

点评 本题考查较为综合,涉及铝热反应,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,属于中等难度试题;解答此题关键是判断出硝酸的还原产物以及电子转移守恒的运用.

练习册系列答案
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18.如图所示,在实验室里,通常利用浓硫酸与乙醇混合加热制乙烯,加热一段时间后溶液中有黑色现象出现.过一段时间后,经硫酸酸化的高锰酸钾溶液褪色.经分析得知:产生的气体中含有CH2=CH2、SO2、CO2、H2O.

酸性高锰酸钾溶液褪色,甲同学认为能证明乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化了;乙同学认为不能证明乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化了.
(1)写出乙醇制取乙烯的反应原理:CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2=CH2↑+H2O.
(2)你认为哪个同学的观点正确?乙 (填“甲”或“乙”),理由是(从下列选项中选)CD
A.(Ⅱ)瓶中酸性高锰酸钾溶液褪色,能证明乙烯发生了氧化反应
B.(Ⅱ)瓶中酸性高锰酸钾溶液褪色,能证明乙烯发生了加成反应
C.(Ⅱ)瓶中酸性高锰酸钾溶液褪色,不能证明通入的气体是纯净物
D.(Ⅱ)瓶中酸性高锰酸钾溶液褪色,只能证明通入的气体一定具有还原性
(3)丙同学取(Ⅱ)瓶中少量溶液于试管里,加入盐酸和氯化钡溶液,产生白色沉淀,他认为乙烯中一定混有二氧化硫,你认为他的结论是否可靠?不可靠 (填“可靠”或“不可靠”);理由是硫酸酸化的高锰酸钾溶液中本身就含有SO42-.
(4)丁同学想证明乙烯能否与溴发生反应,于是对上述实验进行了改进,改进的方法是:在装置(Ⅰ)和(Ⅱ)之间增加一个装有足量NaOH溶液的洗气瓶,且将(Ⅱ)瓶中溶液换成溴的四氯化碳溶液.发生加成反应的化学方程式为CH2=CH2+Br2→CH2Br-CH2Br.

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