Question

12．铁、铝是应用最广泛的两种金属．完成下列填空：
（1）自然界一共存在四种稳定的铁原子，分别是⁵⁴Fe、⁵⁶Fe、⁵⁷Fe和⁵⁸Fe，它们互称为同位素，其中⁵⁸Fe原子中子数与质子数之差为6．
（2）工业上可用铁槽车运输浓硫酸，是由于常温下浓硫酸能使铁钝化．
（3）野外铺设钢轨时，通常用铝和氧化铁混合粉末反应得到的液态铁来焊接钢轨．写出该反应的化学方程式2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，该反应是放热（填“吸”或“放”）热反应．
（4）铁粉中混有少量的铝粉，请设计一种实验方案除去铁粉中的铝粉加入NaOH，然后过滤．
（5）向某溶液中投入铝片后有大量的H₂放出，溶液中不可能大量存在的离子是d（填序号）
a．Cl^-   b．H⁺   c．OH^-    d．HCO₃^-
（6）铁与稀硝酸反应的方程式如下：3Fe+8HNO₃→3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
该反应的氧化剂是HNO₃，氧化产物是Fe（NO₃）₂，每转移1.8mol电子，生成NO13.44L（标准状况）．

Answer 1

分析 （1）质子数相同中子数不同的同种元素的不同原子互称为同位素，原子中质子数+中子数=质量数；
（2）常温下铁、铝金属在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化；
（3）铝和氧化铁混合粉末为铝热剂，引发反应后放出大量的热量，可以熔融金属；
（4）铝和强碱溶液发生反应，铁和强碱溶液不反应；
（5）向某溶液中投入铝片后有大量H₂放出，溶液为酸或强碱溶液，离子之间不能结合生成水、气体等，则离子能大量共存，以此来解答；
（6）在3Fe+8HNO₃（稀）=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O反应中，Fe元素化合价由0价升高到+2价，被氧化，为还原剂，N元素化合价由+5价降低到+2价，被还原，HNO₃为氧化剂，以此解答．

解答 解：（1）存在四种稳定的铁原子，分别是⁵⁴Fe、⁵⁶Fe、⁵⁷Fe和⁵⁸Fe，质子数相同，中子数不同它们互称为同位素，中子数=质量数-质子数=58-26=32，中子数与质子数之差为32-26=6
故答案为：同位素，6；
（2）工业上可用铁槽车运输浓硫酸，是由于常温下浓硫酸能使铁钝化，在铁表面形成一薄层致密氧化物薄膜阻止反应进行，表现了浓硫酸的强氧化性，
故答案为：钝化；
（3）铝和氧化铁混合粉末反应得到的液态铁，发生的是铝热反应，引发剂作用下发生氧化还原反应，放出大量热，可以使生成的铁呈熔融状态，用来焊接钢轨，反应的化学方程式为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，
故答案为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，放热；
（4）铁粉中混有少量的铝粉，铝和强碱溶液发生反应，铁和强碱溶液不反应，除去方法是放入氢氧化钠溶液中充分反应后过滤得到铁，铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液和氢气，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案为：加入NaOH，然后过滤；
（5）向某溶液中投入铝片后有大量H₂放出，溶液为酸或强碱溶液，
a．Cl^-不与酸或碱反应，一定能大量存在，故a不选；
b．H⁺在酸溶液中能大量存在，故b不选；
c．OH^-在碱溶液中能大量存在，故c不选；
d．HCO₃^-既能与酸反应又能与碱反应，则一定不能大量共存，故d选；
故选d．
故答案为：d；
（6）3Fe+8HNO₃→3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，N元素的化合价降低，则HNO₃为氧化剂，还原产物为NO，Fe元素化合价0价变化为+2价，化合价升高失电子做还原剂被氧化得到氧化产物Fe（NO₃）₂ ，标准状况下，每生成2molNO电子转移总数为6mol，每转移1.8mol电子，生成NO物质的量0.6mol，标准状况下的体积=22.4L/mol×0.6mol=13.44L，
故答案为：HNO₃，Fe（NO₃）₂，13.44．

点评 本题考查了铁及其化合物性质，主要是物质提纯，铝热反应，离子共存，氧化还原反应等知识的综合应用，掌握基础是关键，题目难度中等．