Question

14．鋁熱反應(yīng)原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上．某小組同學(xué)在研究鋁熱反應(yīng)時(shí)，進(jìn)行如下討論和實(shí)驗(yàn)．
（1）關(guān)于鋁熱反應(yīng)有以下兩種認(rèn)識(shí)，其中正確的是b（填字母序號(hào)）．
a．該反應(yīng)需在高溫下發(fā)生，所以是吸熱反應(yīng)
b．因?yàn)殇X的還原性較強(qiáng)，所以鋁能將相對(duì)不活潑的金屬?gòu)钠浠�合物中置換出來(lái)
（2）鋁和氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃．
（3）請(qǐng)寫(xiě)出鋁熱反應(yīng)兩個(gè)方面用途冶煉金屬、焊接鋼軌．
（4）鋁和氧化鐵反應(yīng)所得固體成分的初步確定：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	操作及現(xiàn)象
i	取少量固體樣品，加入過(guò)量稀鹽酸，固體溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣體（經(jīng)檢驗(yàn)為H2），溶液呈淺黃色
ii	向i所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈淺紅色，再加入H2O2溶液，產(chǎn)生無(wú)色氣體（經(jīng)檢驗(yàn)為O2），溶液變?yōu)樯罴t色

①由上述實(shí)驗(yàn)可知：溶液中Fe元素的存在形式有Fe²⁺、Fe³⁺．
②i中產(chǎn)生H₂的原因是樣品中除含F(xiàn)e外，可能有未反應(yīng)的Al，為檢驗(yàn)樣品中是否含Al單質(zhì)，可選用的試劑是NaOH溶液，反應(yīng)的離子方程式2OH^-+2Al+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
③ii中生成O₂的化學(xué)方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，上述固體樣品中Fe元素的存在形式有：Fe、Fe₂O₃、Fe₃O₄．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)中吸熱、放熱與反應(yīng)條件沒(méi)有必然關(guān)系，需要根據(jù)反應(yīng)物總能量與生成物總能量大小進(jìn)行比較；鋁熱反應(yīng)中由于鋁的還原性較強(qiáng)，所以才能夠?qū)⑦�原性弱的金屬置換出來(lái)；
（2）鋁與氧化鐵在高溫下發(fā)生反應(yīng)生成氧化鋁和鐵，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）利用鋁熱反應(yīng)可冶煉金屬、焊接鋼軌；
（4）取少量固體樣品，加入過(guò)量稀鹽酸，固體溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣體（經(jīng)檢驗(yàn)為H₂），溶液呈淺黃色，說(shuō)明溶液中含有鐵離子；向i所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈淺紅色，再加入H₂O₂溶液，產(chǎn)生無(wú)色氣體（經(jīng)檢驗(yàn)為O₂），溶液變?yōu)樯罴t色，說(shuō)明加入雙氧水后，溶液中亞鐵離子被氧化成鐵離子，所以溶液由淺紅色變?yōu)樯罴t色，則溶液中鐵元素存在形式為Fe²⁺、Fe³⁺；鐵離子能夠做催化劑，使雙氧水分解生成氧氣；可以用氫氧化鈉溶液鑒別反應(yīng)后的固體中是否含有金屬鋁，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：（1）a．該反應(yīng)需在高溫下發(fā)生，所以是吸熱反應(yīng)：反應(yīng)吸熱、放熱與反應(yīng)條件沒(méi)有必然關(guān)系，該反應(yīng)中反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故a錯(cuò)誤；
b．鋁熱反應(yīng)中，由于鋁的還原性較強(qiáng)，所以鋁能將相對(duì)不活潑的金屬?gòu)钠浠�合物中置換出來(lái)，故b正確；
故答案為：b；
（2）鋁與氧化鐵發(fā)生的鋁熱反應(yīng)方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；
（3）鋁熱反應(yīng)放出大量的熱，可冶煉熔點(diǎn)較高的金屬、焊接鋼軌，故答案為：冶煉金屬；焊接鋼軌；
（4）取少量固體樣品，加入過(guò)量稀鹽酸，固體溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣體（經(jīng)檢驗(yàn)為H₂），溶液呈淺黃色，說(shuō)明溶液中含有鐵離子；向i所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈淺紅色，再加入H₂O₂溶液，產(chǎn)生無(wú)色氣體（經(jīng)檢驗(yàn)為O₂），溶液變?yōu)樯罴t色，說(shuō)明加入雙氧水后，溶液中亞鐵離子被氧化成鐵離子，所以溶液由淺紅色變?yōu)樯罴t色，則溶液中鐵元素存在形式為Fe²⁺、Fe³⁺，
①根據(jù)分析可知，鐵元素在溶液中存在形式為：Fe²⁺、Fe³⁺，故答案為：Fe²⁺、Fe³⁺；
②鐵、氧化鐵都不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，而鋁能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所以可用氫氧化鈉溶液檢驗(yàn)樣品中是否含Al單質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為：2OH^-+2Al+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；故答案為：NaOH溶液；2OH^-+2Al+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
③ii中雙氧水在鐵離子催化作用下分解生成氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鋁熱反應(yīng)，題目難度中等，涉及鋁熱反應(yīng)原理、化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、物質(zhì)檢驗(yàn)與鑒別方法等知識(shí)，明確鋁熱反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>