Question

7．鋁熱反應(yīng)是鋁的一個(gè)重要性質(zhì)，該性質(zhì)用途十分廣泛，不僅被用于焊接鋼軌，而且還常被用于冶煉高熔點(diǎn)的金屬如釩、鉻、錳等．

（1）某�；瘜W(xué)興趣小組同學(xué)，取磁性氧化鐵按教材中的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖甲）進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，現(xiàn)象很壯觀．指明使用鎂條和氯酸鉀的目的是引發(fā)鋁熱反應(yīng)．（不超過(guò)8個(gè)字）
（2）某同學(xué)用圖乙裝置進(jìn)行鋁熱反應(yīng)．取反應(yīng)后的“鐵塊”溶于鹽酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液未見(jiàn)血紅色．為測(cè)定該實(shí)驗(yàn)所得“鐵塊”中鐵元素含量，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如圖所示．

幾種氫氧化物開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示．

	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mg2+
開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	7.5	2.8	4.2	9.6
沉淀完全時(shí)的pH	9.0	4.0	5	11

①試劑A應(yīng)選擇C，試劑B應(yīng)選擇D．（填序號(hào)）
A．稀鹽酸  B．氧化鐵  C．H₂O₂溶液  D．氨水
②寫出反應(yīng)Ⅱ的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O
③設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)證明M的成分是Fe₂O₃而非Fe₃O₄．
【限選試劑：稀鹽酸、稀硫酸、氯水、高錳酸鉀溶液、KSCN溶液、雙氧水】

操作	預(yù)期現(xiàn)象
取少量M固體于試管中，向其中加入足量稀硫酸；觀察．	固體完全溶解，溶液呈黃色．
繼續(xù)向上述溶液中滴入幾滴（少量）高錳酸鉀溶液，振蕩觀察	溶液紫紅色未褪去

④上述實(shí)驗(yàn)應(yīng)灼燒至M質(zhì)量不變，則能證明M質(zhì)量不變的標(biāo)志是連續(xù)兩次灼燒質(zhì)量相差不大于0.1g．
⑤若最終紅色粉未M的質(zhì)量為12.0g，則該“鐵塊”的純度是84%．

Answer 1

分析 （1）鎂條和氯酸鉀的目的是點(diǎn)燃鎂條燃燒放熱促進(jìn)氯酸鉀分解生成氯化鉀和氧氣，起到高溫引發(fā)鋁熱反應(yīng)的目的；
（2）①根據(jù)題意可知，本實(shí)驗(yàn)要定量檢測(cè)所得“鐵塊”的成分，故要通過(guò)實(shí)驗(yàn)流程，將鐵元素完全沉淀；而根據(jù)表格可知，要使鐵元素完全沉淀而鋁和鎂不沉淀，需將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，然后沉淀，加入的試劑不能引入新的雜質(zhì)；
②過(guò)氧化氫將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；
③氧化鐵溶于酸生成鐵離子的鹽溶液，四氧化三鐵溶于酸會(huì)得到鐵離子、亞鐵離子的混合溶液，依據(jù)鐵離子和亞鐵離子的檢驗(yàn)方法和反應(yīng)現(xiàn)象分析選擇試劑，即檢驗(yàn)是否含有亞鐵離子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；
④灼燒完全的標(biāo)志是物質(zhì)前后兩次灼燒質(zhì)量相差不大于0.1g；
⑤根據(jù)10.0g的鐵塊中的鐵元素最終全到了最終紅色粉未M中，根據(jù)鐵原子的守恒來(lái)計(jì)算．

解答 解：（1）鎂條和氯酸鉀的目的是點(diǎn)燃鎂條燃燒放熱促進(jìn)氯酸鉀分解生成氯化鉀和氧氣，起到高溫引發(fā)鋁熱反應(yīng)的目的，使用鎂條和氯酸鉀的目的是引發(fā)鋁熱反應(yīng)，
故答案為：引發(fā)鋁熱反應(yīng)；
（2）①根據(jù)表格可知，要使鐵元素完全沉淀而鋁離子和鎂離子不沉淀，需將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，故需要加入H₂O₂；然后調(diào)節(jié)4≤pH＜4.2即可將Fe³⁺沉淀而Al³⁺、Mg²⁺不沉淀，調(diào)節(jié)pH選用的試劑不能用氧化鐵，因?yàn)闀?huì)引起紅色粉未M的質(zhì)量偏大；也不能用MgCO₃固體，因?yàn)镸gCO₃固體過(guò)量時(shí)會(huì)引起所得固體M則質(zhì)量偏大，故應(yīng)選用氨水，
故答案為：C D；
②過(guò)氧化氫具有氧化性，能氧化亞鐵離子為鐵離子，結(jié)合原子守恒和電荷守恒配平書寫得到離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺ 2H₂O；
③氧化鐵溶于酸生成鐵離子的鹽溶液，四氧化三鐵溶于酸會(huì)得到鐵離子、亞鐵離子的混合溶液，依據(jù)鐵離子和亞鐵離子的檢驗(yàn)方法和反應(yīng)現(xiàn)象分析選擇試劑，即檢驗(yàn)是否含有亞鐵離子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)證明M的成分是Fe₂O₃而非Fe₃O₄．取少量M固體于試管中，向其中加入足量稀硫酸，固體完全溶解，溶液呈黃色，繼續(xù)向上述溶液中滴入幾滴（少量）高錳酸鉀溶液，振蕩觀察溶液紫紅色未褪去，說(shuō)明含有亞鐵離子，
故答案為：

操作	預(yù)期現(xiàn)象
足量稀硫酸
幾滴（少量）高錳酸鉀溶液	溶液紫紅色未褪去

④灼燒完全的標(biāo)志是物質(zhì)前后兩次灼燒質(zhì)量相差不大于0.1g，故答案為：連續(xù)兩次灼燒質(zhì)量相差不大于0.1g；
⑤最終紅色粉未M為Fe₂O₃，根據(jù)10.0g的鐵塊中的鐵元素最終全到了12.0gFe₂O₃中，故鐵原子的質(zhì)量為：m（Fe）=$\frac{12.0g}{160g/mol}$×2×56gmol=8.4g
故該“鐵塊”的純度=$\frac{8.4g}{10.0g}$×100%=84%，
故答案為：84%．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了鋁熱反應(yīng)以及亞鐵離子向三價(jià)鐵離子的轉(zhuǎn)化以及離子的沉淀，化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作，含量計(jì)算和離子檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，難度較大．