Question

2．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．“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應(yīng)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”．已知：Al、Al₂O₃、Fe、Fe₂O₃的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如表：

物質(zhì)	Al	Al2O3	Fe	Fe2O3
熔點(diǎn)/℃	660	2 054	1 535	1 462
沸點(diǎn)/℃	2 467	2 980	2 750	-

I．（1）某同學(xué)推測，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金．理由是：該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點(diǎn)比鐵低，此時(shí)液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金．你認(rèn)為他的解釋是否合理？合理（填“合理”或“不合理”）．
（2）設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁．該實(shí)驗(yàn)所用試劑是NaOH溶液，反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
（3）實(shí)驗(yàn)室溶解該熔融物，在下列試劑中最適宜的試劑是B（填序號(hào)）．
A、濃硫酸  B、稀硫酸　　　　C、稀硝酸  D、氫氧化鈉溶液
Ⅱ．實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，硝酸的濃度越稀，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)越低．某同學(xué)取一定量上述的熔融物與一定量很稀的硝酸充分反應(yīng)，反應(yīng)過程中無氣體放出．在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐滴加入6mol•L^-1的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積（mL）與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量（mol）的關(guān)系如圖所示．試回答下列問題：

（1）依題意，請(qǐng)寫出熔融物中鐵與該稀的硝酸反應(yīng)的離子方程式：8Fe+30H⁺+3NO₃^-═8 Fe³⁺+3NH₄⁺+9 H₂O
（2）圖中OA段沒有沉淀生成，此階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O．
（3）在BC段，沉淀的物質(zhì)的量沒有變化，則此階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；
（4）熔融物中鋁元素的物質(zhì)的量為0.012mol．
（5）B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的沉淀的物質(zhì)的量為0.048mol，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積為15mL．

Answer 1

分析 I．（1）鋁的熔點(diǎn)比鐵低，生成鐵和液態(tài)鋁一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金；
（2）根據(jù)鋁與NaOH溶液反應(yīng)的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；
（3）A．濃硫酸易使鐵、鋁鈍化，不能使合金溶解；
B．活潑金屬與稀硫酸反應(yīng)；
C．稀硝酸與金屬反應(yīng)生成污染性氣體；
D．鐵不與NaOH溶液反應(yīng)；
Ⅱ．（1）熔融物與稀硝酸反應(yīng)過程中氣體產(chǎn)生，可推斷出還原產(chǎn)物應(yīng)為NH₄⁺；
（2）OA 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，OA 之間發(fā)生的反應(yīng)酸堿中和反應(yīng)，以此書寫反應(yīng)的離子方程式；
（3）BC段沉淀的質(zhì)量沒有發(fā)生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應(yīng)，以此書寫離子方程式；
（4）CD段發(fā)生的反應(yīng)是Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，根據(jù)消耗的NaOH的物質(zhì)的量可得Al（OH）₃的，即為熔融物中鋁元素的物質(zhì)的量；
（5）B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的沉淀為Fe（OH）₃和Al（OH）₃，若Fe和Al用M代替，則有關(guān)系式8M～3NH₄⁺～3OH^-，通過BC段消耗的OH^-即可求出沉淀的物質(zhì)的量，通過Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓和Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓計(jì)算AB段消耗的氫氧化鈉溶液的體積，即可得到A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積．

解答 解：Ⅰ．：（1）鋁的熔點(diǎn)比鐵低，生成鐵和液態(tài)鋁一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金，所以鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金，
故答案為：合理；
（2）鋁與NaOH溶液反應(yīng)生成氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，所以可用NaOH溶液檢驗(yàn)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↑；
（3）A．濃硫酸易使鐵、鋁鈍化，不能使合金溶解，故A錯(cuò)誤；
B．活潑金屬與稀硫酸反應(yīng)，熔融物可溶解于稀硫酸中，故B正確；
C．稀硝酸與金屬反應(yīng)生成污染性氣體，不是最佳選擇，故C錯(cuò)誤；
D．鐵不與NaOH溶液反應(yīng)，不能將熔融物全部溶解，故D錯(cuò)誤．
故答案為：B；
Ⅱ．（1）熔融物與稀硝酸反應(yīng)過程中氣體產(chǎn)生，可推斷出還原產(chǎn)物應(yīng)為NH₄⁺，所以鐵與該稀的硝酸反應(yīng)的離子方程式為8Fe+30H⁺+3NO₃^-═8 Fe³⁺+3NH₄⁺+9 H₂O，
故答案為：8Fe+30H⁺+3NO₃^-═8 Fe³⁺+3NH₄⁺+9 H₂O；
（2）OA 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，OA 之間發(fā)生的是硝酸和氫氧化鈉的中和反應(yīng)，離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O，
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O；
（3）BC段沉淀的質(zhì)量沒有發(fā)生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應(yīng)，離子方程式為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；
（4）CD段發(fā)生的反應(yīng)是Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，n（NaOH）=0.002L×6mol/L=0.012mol，則n（Al（OH）₃）=0.012mol，即熔融物中鋁元素的物質(zhì)的量為0.012mol，
故答案為：0.012；
（5）由8Fe+30H⁺+3NO₃^-═8 Fe³⁺+3NH₄⁺+9 H₂O、8Al+30H⁺+3NO₃^-═8 Al³⁺+3NH₄⁺+9 H₂O、NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O可得關(guān)系式8（Fe和Al）～3NH₄⁺～3OH^-，BC段消耗的OH^-的物質(zhì)的量為6mol•L^-1×（42-39）×10^-3L=0.018mol，則Fe和Al的物質(zhì)的量之和為0.018mol×$\frac{8}{3}$=0.048mol，所以B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的沉淀Fe（OH）₃和Al（OH）₃的物質(zhì)的量為0.048mol，AB段消耗的氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量為0.048mol×3=0.144mol，AB段消耗的氫氧化鈉的體積為$\frac{0.144mol}{6mol/L}$=0.024L=24ml，所以A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積為39-24=15，
故答案為：0.048；15．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及鋁熱反應(yīng)、金屬與硝酸的反應(yīng)、離子方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等，解答此題關(guān)鍵是判斷出硝酸的還原產(chǎn)物以及電子轉(zhuǎn)移守恒的運(yùn)用．