题目内容
(1)写出铝和氧化铁在高温下反应的化学方程式:
(2)设计一个最简单的实验方案,证明上述所得的熔融物中含有金属铝.写出表示该实验原理的离子方程式:
(3)某同学取一定量上述熔融物与过量的且很稀的硝酸充分反应,发现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.在AB段,有刺激性气味的气体产生.试回答下列问题:
①熔融物与稀硝酸充分反应后,还原产物NH4NO3的物质的量为
②熔融物中金属铝和金属铁的物质的量之比为
考点:物质的量的相关计算,探究铝热反应
专题:
分析:(1)铝与氧化铁在高温条件下生成铁与氧化铝;
(2)利用铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气证明;
(3)熔融物为铝铁合金,与过量稀HNO3反应,生成Al3+、Fe3+,H+ 过量且无气体产生,说明NO3-被还原为NH4+,即阳离子有H+、Al3+、Fe3+、NH4+.分析图象可知,7 mL NaOH溶液用于中和H+,31mL-7mL=24 mL NaOH溶液用于沉淀Al3+、Fe3+,34 mL-31 mL=3 mL NaOH溶液用于与NH4+反应,36 mL-34 mL=2 mL NaOH溶液用于溶解Al(OH)3,结合方程式与原子守恒计算.
(2)利用铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气证明;
(3)熔融物为铝铁合金,与过量稀HNO3反应,生成Al3+、Fe3+,H+ 过量且无气体产生,说明NO3-被还原为NH4+,即阳离子有H+、Al3+、Fe3+、NH4+.分析图象可知,7 mL NaOH溶液用于中和H+,31mL-7mL=24 mL NaOH溶液用于沉淀Al3+、Fe3+,34 mL-31 mL=3 mL NaOH溶液用于与NH4+反应,36 mL-34 mL=2 mL NaOH溶液用于溶解Al(OH)3,结合方程式与原子守恒计算.
解答:
解:(1)铝与氧化铁在高温条件下生成铁与氧化铝,反应方程式为:Al+Fe2O3
Fe+Al2O3,
故答案为:Al+Fe2O3
Fe+Al2O3;
(2)利用熔融物与氢氧化钠溶液反应生成,有气体生成说明含有Al,反应离子方程式为:2Al+2H2O+2OH-=2Al2-+3H2↑,
故答案为:2Al+2H2O+2OH-=2Al2-+3H2↑;
(3)熔融物为铝铁合金,与过量稀HNO3反应,生成Al3+、Fe3+、H+ 过量且无气体产生,说明NO3-被还原为NH4+,即阳离子有H+、Al3+、Fe3+、NH4+.分析图象可知,7 mL NaOH溶液用于中和H+,31mL-7mL=24 mL NaOH溶液用于沉淀Al3+、Fe3+,34 mL-31 mL=3 mL NaOH溶液用于与NH4+反应,36 mL-34 mL=2 mL NaOH溶液用于溶解Al(OH)3,
①由NH4++OH-=NH3+H2O可知,n(NH4+)=3×10-3 L×4 mol/L=0.012 mol,故还原产物NH4NO3的物质的量为0.012mol,故答案为:0.012mol;
②由Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O可知,n(Al3+)=n(Al)=n[Al(OH)3]=2×10-3 L×4 mol/L=0.008 mol,用于沉淀Al3+ 的NaOH为0.008mol×3=0.024 mol,则n(Fe3+ )=n(Fe)=(0.024L×4 mol/L-0.024mol)÷3=0.024 mol,故n(Al):n(Fe)=0.008mol:0.024mol=1:3,
故答案为:1:3.
| ||
故答案为:Al+Fe2O3
| ||
(2)利用熔融物与氢氧化钠溶液反应生成,有气体生成说明含有Al,反应离子方程式为:2Al+2H2O+2OH-=2Al2-+3H2↑,
故答案为:2Al+2H2O+2OH-=2Al2-+3H2↑;
(3)熔融物为铝铁合金,与过量稀HNO3反应,生成Al3+、Fe3+、H+ 过量且无气体产生,说明NO3-被还原为NH4+,即阳离子有H+、Al3+、Fe3+、NH4+.分析图象可知,7 mL NaOH溶液用于中和H+,31mL-7mL=24 mL NaOH溶液用于沉淀Al3+、Fe3+,34 mL-31 mL=3 mL NaOH溶液用于与NH4+反应,36 mL-34 mL=2 mL NaOH溶液用于溶解Al(OH)3,
①由NH4++OH-=NH3+H2O可知,n(NH4+)=3×10-3 L×4 mol/L=0.012 mol,故还原产物NH4NO3的物质的量为0.012mol,故答案为:0.012mol;
②由Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O可知,n(Al3+)=n(Al)=n[Al(OH)3]=2×10-3 L×4 mol/L=0.008 mol,用于沉淀Al3+ 的NaOH为0.008mol×3=0.024 mol,则n(Fe3+ )=n(Fe)=(0.024L×4 mol/L-0.024mol)÷3=0.024 mol,故n(Al):n(Fe)=0.008mol:0.024mol=1:3,
故答案为:1:3.
点评:本题以铝热反应为载体,考查物质组成的确定、化学计算等,(3)中明确各阶段发生的反应是关键,难度中等.
练习册系列答案
相关题目
在下列各溶液中,离子一定能大量共存的是( )
| A、强碱性溶液中:K+、Cl-、SO42-、Al3+ |
| B、含有0.1mol/L Fe3+的溶液中:I-、SO42-、K+、Mg2+ |
| C、与铝反应能放出大量氢气的溶液中:Na+、SO42-、CO32-、Cu2+ |
| D、在无色酸性溶液中:Ca2+、Cl-、NO3-、K+ |
以下说法错误的是( )
| A、次氯酸和二氧化硫都具有漂白性,也都具有强氧化性 | ||||
B、实验室制取氯气的离子反应方程式为:MnO2+4H++2Cl-
| ||||
| C、碳酸钠与醋酸的离子反应方程式为:2CH3COOH+CO32-═H2O+CO2↑+2CH3COO- | ||||
| D、HF溶液保存在玻璃试剂瓶中 |