Question

19．某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)鋁熱反應(yīng)（以鋁和氧化鐵反應(yīng)為例）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究．已知Al、A1₂O₃、Fe、Fe₂O₃的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如表所示：

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

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）鋁熱反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，在反應(yīng)中金屬鋁被氧化 （填“氧化”或“還原”）．
（2）某同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)推測(cè)，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物中應(yīng)含有鐵、鋁兩種金屬．如設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案證明該熔融物中含有金屬鋁，則實(shí)驗(yàn)所需用的試劑為NaOH溶液．
（3）另一同學(xué)推測(cè)鋁熱反應(yīng)得到的熔融物中還含有Fe₂O₃，他設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證：取一塊該熔融物投入到少量稀硫酸中，反應(yīng)一段時(shí)間后，向反應(yīng)后的混合液中滴加KSCN溶液，觀察溶液顏色的變化，即可證明熔融物中是否含有Fe₂O₃．則：該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案是否合理：不合理（填“合理”或“不合理”），
若不合理，原因是Fe³⁺易被Fe、Al還原成Fe²⁺ （若合理則不用填寫）．
（4）把7.47g熔融物（主要含有Fe和少量Fe₂O₃、A1）投入 140mL1.00mol•L^-1稀硫酸（足量）充分反應(yīng)，將反應(yīng)后的混合液分成兩等份，向其中一份滴加KSCN溶液，溶液不變色，向另一份中滴加2.00mol•L^-1的NaOH溶液，當(dāng)加入2.5mL時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生沉淀，加入NaOH溶液的體積與所得沉淀質(zhì)量數(shù)據(jù)如表：（不考慮空氣對(duì)沉淀的影響）

V （NaOH）mL	20.0	40.0	60.0	80.0	100.0
m（沉淀）/g	1.29	3.09	4.89	5.4	5.4

①當(dāng)NaOH溶液體積為70mL時(shí)沉淀量達(dá)到最大．
②求1.29g沉淀中各成分的質(zhì)量．（寫出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鋁元素的化合價(jià)變化判斷鋁的性質(zhì)；
（2）鋁能和強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和氫氣，而鐵不與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)；
（3）鐵離子能夠與鋁、鐵發(fā)生反應(yīng)生成亞鐵離子，干擾了鐵離子的檢驗(yàn)；
（4）①把7.47g熔融物（主要含有Fe和少量Fe₂O₃、A1）投入 140mL1.00mol•L^-1稀硫酸（足量）充分反應(yīng)，將反應(yīng)后的混合液分成兩等份，向其中一份滴加KSCN溶液，溶液不變色，說(shuō)明溶液中鐵元素全部為亞鐵離子，向另一份中滴加2.00mol•L^-1的NaOH溶液，當(dāng)加入2.5mL時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生沉淀，則2，5ml是中和剩余硫就硫酸，隨氫氧化鈉加入亞鐵離子、鋁離子生成沉淀，最大沉淀時(shí)，依據(jù)硫酸根離子和鈉離子守恒計(jì)算所需氫氧化鈉溶液體積；
②分析可知1.29g沉淀中含氫氧化鋁和氫氧化亞鐵沉淀，設(shè)1.29 g沉淀中含A1（OH）₃x mol，F(xiàn)e（OH）₂ y mol，
則78x+90y=1.29
2.5×10^-3×2.00+3x+2y=20×10^-3×2.00
列式計(jì)算得到沉淀質(zhì)量．

解答 解：（1）鋁熱反應(yīng)中鋁作氧化劑，鋁失電子化合價(jià)升高被氧化，反應(yīng)中體現(xiàn)出其還原性，
故答案為：氧化；
（2）鋁能和強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和氫氣，鐵和氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，所以要驗(yàn)證含有鋁所需用的試劑為氫氧化鈉溶液，觀察到的現(xiàn)象是溶液中有氣泡出現(xiàn)，
故答案為：NaOH溶液；
（3）由于鐵離子檢驗(yàn)氧化性，能夠與鐵、鋁發(fā)生反應(yīng)生成亞鐵離子，干擾了鐵離子的檢驗(yàn)，所以該方法不合理，
故答案為：不合理；Fe³⁺易被Fe、Al還原成Fe²⁺；
（4）①當(dāng)沉淀量最大時(shí)鈉離子全部變化為硫酸鈉，結(jié)合元素守恒，
2NaOH～H₂SO₄，
2               1
 n           0 140L×1.00mol•L^-1
n=0.28mol
每份溶液全部沉淀需要?dú)溲趸�鈉物質(zhì)的量=0.14mol，
沉淀最大需要?dú)溲趸�鈉溶液體積=$\frac{0.14mol}{2mol/L}$=0.07L=70ml，
故答案為：70；
②分析可知1.29g沉淀中含氫氧化鋁和氫氧化亞鐵沉淀，設(shè)1.29 g沉淀中含A1（OH）₃x mol，F(xiàn)e（OH）₂ y mol，
則78x+90y=1.29
2.5×10^-3×2.00+3x+2y=20×10^-3×2.00
解得：x=0.005，y=0.01
所以Al（OH）₃的質(zhì)量為0.005mol×78g/mool=0.39 g，
Fe（OH）₂的質(zhì)量為0.01mol×90g/mol-=0.9 g，
答：Al（OH）₃的質(zhì)量0.39 g，F(xiàn)e（OH）₂的質(zhì)量為0.9 g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鋁熱反應(yīng)原理、化學(xué)方程式的計(jì)算，題目難度中等，注意掌握鋁熱反應(yīng)原理，明確根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行化學(xué)計(jì)算的方法，（4）為難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，注意合理分析質(zhì)量變化及發(fā)生的反應(yīng)，元素守恒和反應(yīng)定量關(guān)系的計(jì)算是解題關(guān)鍵．