Question

5．铝热反应是铝的一个重要性质．某校化学兴趣小组同学为了克服传统铝热反应纸漏斗易燃烧，火星四射等缺点，将实脸改成以下装置，取磁性氧化铁在如图A实验进行铝热反应，冷却后补到“铁块”混合物．

（1）实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂，共原因是蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热．
（2）该铝热反应的化学方程式为8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe．
（3）取反应后的“铁块”研碎取样称量，加入如图B装置，滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气体体积以测量样品中残留铝的百分含量．试回答下列问题：
①量气管的量具部分是一个中学实验常见量具改装而成，该仪器的名称为碱式滴定管．
②量气管在读数时必须进行的步骤是冷却至常温和调节量气管使左右液面相平．
③取1g样品进行上述实验，共收集到44.8mL气体（换算成标准状况下），则铝的百分含量为3.6%．
④装置中分液漏斗上端和烧瓶用橡胶管连通，除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外，还可以起到降低实验误差的作用．如果装置没有橡胶管，测出铝的百分含量将会偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）浓硫酸具有脱水性，并放出热；
（2）Al还原Fe₃O₄生成Fe和Al₂O₃，结合质量守恒定律分析；
（3）滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气休体积以测量样品中残留铝的百分含量，由图可知，量气管测定氢气的体积，读数时调节内外液面相平，可利用滴定管代替量气管，结合2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑计算含量，如果装置没有橡胶管，烧瓶内压强增大，造成气体读数偏大，以此来解答．

解答 解：（1）因为把浓硫酸加入到蔗糖中发生脱水并放出大量的热，可作引火剂，故答案为：蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热；
（2）Al还原Fe₃O₄生成Fe和Al₂O₃，由原子守恒可得化学方程式为8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，故答案为：8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe；
（3）滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气休体积以测量样品中残留铝的百分含量，由图可知，量气管测定氢气的体积，
①因为该仪器盛放NaOH溶液，所以由碱式滴定管改装而成，故答案为：碱式滴定管；
②因为气体的体积受温度和压强影响，所以量气管在读数时必须进行的步骤是：冷却至常温和调节量气管使左右液面相平，故答案为：冷却至常温和调节量气管使左右液面相平；
③根据Al与NaOH溶液反应的化学方程式：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，m（Al）=n（Al）×27g/mol=$\frac{2}{3}$3n（H₂）×27g/mol=$\frac{2}{3}$×0.0448L÷22.4L/mol×27g/mol=0.036g，则铝的百分含量为$\frac{0.036g}{1g}$×100%=3.6%，故答案为：3.6%；
④如果装置没有橡胶管，烧瓶内压强增大，造成气体读数偏大，则铝的百分含量将会偏大，故答案为：偏大．

点评 本题以铝热反应为载体考查物质含量测定，为高频考点，把握反应原理、气体的测定装置为解答的关键，侧重分析与计算、实验能力的综合考查，题目难度不大．