Question

15．某同學對“鋁熱反應”的現象有這樣的描述：“反應放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒”、“紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”．查閱《化學手冊》知，Al、Al₂O₃、Fe、Fe₂O₃熔點、沸點數據如下：

物質	Al	Al2O3	Fe	Fe2O3
熔點/℃	660	2054	1535	1462
沸點/℃	2467	2980	2750	--

I．該同學推測，鋁熱反應所得到的熔融物應是鐵鋁合金．理由是：該反應放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點比鐵低，此時液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金．請你設計一個簡單的實驗方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁．該實驗所用試劑是NaOH溶液，反應的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
Ⅱ．實驗研究發(fā)現，硝酸發(fā)生氧化還原反應時，硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低．某同學取一定量上述的熔融物與一定量很稀的硝酸充分反應，反應過程中無氣體放出．在反應結束后的溶液中，逐滴加入4mol•L^-1的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積（mL）與產生的沉淀的物質的量（mol）的關系如圖所示．試回答下列問題：
（1）圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發(fā)生反應的離子為：H⁺+OH^-═H₂O．
（2）在DE段，沉淀的物質的量沒有變化，則此階段發(fā)生反應的離子方為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O．
（3）當c=13mL時，原溶液中Fe³⁺與Al³⁺的物質的量之比為2：1．

Answer 1

分析 Ⅰ．根據鋁與NaOH溶液反應的性質設計實驗方案；
Ⅱ．（1）O→C 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，O→C 之間發(fā)生的反應酸堿中和反應，以此書寫反應的離子方程式；
（2）D與E一段沉淀的質量沒有發(fā)生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應，以此書寫離子方程式；
（3）根據反應圖象結合反應的離子方程式計算．

解答 解：I．鋁與NaOH溶液反應生成氣體，反應的化學方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，所以可用NaOH溶液檢驗所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁，
故答案為：NaOH溶液；2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
Ⅱ．圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發(fā)生的離子方程式為H⁺+OH^-=H₂O；在DE段沉淀的物質的量沒有變化，應為NH₄⁺和OH^-的反應，此階段發(fā)生反應的離子方程式為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；
（1）O→C之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，O→C之間發(fā)生的反應酸堿中和反應，離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O，
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O；
（2）D與E一段沉淀的質量沒有發(fā)生變化，該反應為NH₄NO₃和NaOH反應，反應的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；
（3）EF段發(fā)生Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，n（NaOH）=0.002L×4mol/L=0.008mol，則n（Al（OH）₃）=0.008mol，
圖中CD段鋁離子消耗的氫氧根是（36-34）×3ml=6ml，所以三價鐵離子消耗的氫氧根離子的物質的量為31ml-13ml-6ml=12ml，而鋁離子和鐵離子與氫氧根離子都是1：3反應，所以物質的量之比等于消耗氫氧化鈉的體積之比，即12ml：6ml=2：1，故答案為：2：1．

點評 本題考查較為綜合，涉及鋁熱反應，金屬與硝酸的反應、離子方程式的書寫、氧化還原反應、化學計算等知識點，屬于中等難度試題；解答此題關鍵是判斷出硝酸的還原產物以及電子轉移守恒的運用．