Question

11．铝和铁是日常生活中用途广泛的金属．
（1）常温下，可用铝和铁质容器盛装浓硫酸的原因是浓硫酸使铁、铝表面形成一层致密稳定的氧化膜（或使铁、铝钝化）．
（2）但是铝制容器不能装NaOH等碱溶液，原因是（用离子方程式表示）2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑
（3）工业上冶炼铝，反应的化学方程式为2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 4Al+3O₂↑
（4）某实验小组利用图装置验证铁与水蒸气的反应．
①湿棉花的作用是提供水蒸气，试管中反应的化学方程式是3Fe+4H₂O（g） $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂_．
②实验结束后，取出少量反应后的固体于试管中，加入过量盐酸，固体完全溶解，所得溶液中存在的阳离子是b（填序号）．
a．一定有Fe²⁺、H⁺和Fe³⁺        b．一定有Fe²⁺、H⁺，可能有Fe³⁺
c．一定有Fe²⁺、Fe³⁺，可能有 H⁺      d．一定有Fe³⁺、H⁺，可能有Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）常温下，铁、铝在浓硝酸、浓硫酸中发生钝化，不能继续发生反应；
（2）铝是两性元素和强酸强碱发生反应，铝与碱反应生成偏铝酸盐和氢气；
（3）工业上采用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝；
（4）①湿棉花含有水蒸气，对反应来说提供了水，铁在高温下与水反应生成四氧化三铁和氢气，据此分析解答即可；
②产物四氧化三铁中有+2价的铁和+3价的铁，还有可能有过量的铁．

解答 解：（1）铝和铁在常温下遇到浓硫酸或浓硝酸会发生钝化，表面生成一层致密的氧化膜阻止反应的进一步进行，所以生活中常用铝制或铁制的容器来运输或盛装浓硫酸或浓硝酸，
故答案为：浓硫酸使铁、铝表面形成一层致密稳定的氧化膜（或使铁、铝钝化）；
（2）铝与碱反应生成偏铝酸盐和氢气，反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）工业上采用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，反应方程式为：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 4Al+3O₂↑，
故答案为：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 4Al+3O₂↑；
（4）①因为是铁和水蒸气的反应，试管内有铁粉，所以湿棉花主要是提供水蒸气；铁在高温下与水反应生成四氧化三铁和氢气，反应方程式为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案为：提供水蒸气；3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
②铁和水蒸气反应，产物为四氧化三铁和氢气，加入过量盐酸，固体完全溶解，必发生反应：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O，所以所得溶液中存在的阳离子是一定有Fe²⁺、H⁺，四氧化三铁黑色固体中可能含有过量的铁，可能将三价铁离子全部转化成二价铁离子，Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，所以所得溶液中存在的阳离子是一定有Fe²⁺、H⁺，可能有Fe³⁺，
故答案为：b．

点评 本题考查铁及其化合物的性质实验、铝及其化合物的性质，结合相关的化学反应原理是解答的关键，本题难度中等．