Question

1．某研究性學習小組對鋁熱反應實驗展開研究．現行高中化學教材（必修加選修）中對“鋁熱反應”的現象有這樣的描述：“反應放出大量的熱，并發出耀眼的光芒”、“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．（1）某同學推測，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，此時液態的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金．你認為他的解釋合理（填“合理”或“不合理）
（2）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．實驗研究發現，硝酸發生氧化還原反應時，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）與產生沉淀的物質的量（mol）的關系如圖所示．
請回答下列問題：
（1）圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發生反應的離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O．在DE段，沉淀的物質的量沒有變化，則此階段發生反應的離子方程式為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O．
（2）B與A的差值為0.008mol，B點對應的沉淀的物質的量為0.032mol，C點對應的氫氧化鈉溶液的體積為7ml．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）鋁的熔點比鐵低，生成鐵和液態鋁一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金；
（2）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 之間發生的反應酸堿中和反應；根據題意熔融物與稀硝酸反應產生了硝酸銨，D與E一段沉淀的量沒有發生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應；
（2）E與F之間沉淀的量減少，為Al（OH）₃溶解在氫氧化鈉溶液中，利用電子守恒及發生的化學反應來計算．

解答 解：Ⅰ．（1）鋁的熔點比鐵低，生成鐵和液態鋁一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金，所以鋁熱反應所得到的熔融物應是鐵鋁合金，
故答案為：合理；
（2）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．（1）O→C 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，O→C 之間發生的反應酸堿中和反應，離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O；根據題意熔融物與稀硝酸反應產生了硝酸銨，D與E一段沉淀的量沒有發生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應，反應的離子方程式為NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O；NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；
（2）由圖可知，EF段消耗的氫氧化鈉溶液為36mL-34m=2mL，則參加反應的氫氧化鈉為0.002L×4mol/L=0.008mol，根據Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，Al（OH）₃的物質的量為0.008mol，金屬混合物中含有鋁0.008mol，即為B、A的差值，
設鐵為xmol，Al為0.008mol，生成硝酸銨為：（34-31）×0.001L×4mol/L=0.012mol，由于硝酸過量，鐵反應生成了硝酸鐵，由電子守恒可知，3x+0.008×3=0.012×8，解得x=0.024mol，即反應生成氫氧化鐵的物質的量為0.024mol，生成沉淀的總物質的量為：0.008mol+0.024mol=0.032mol；滴加NaOH體積為31ml時，發生反應為①H⁺+OH^-=H₂O，②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
則C點氫氧化鈉溶液的體積為31mL-$\frac{0.024mol×3}{4mol/L}$×1000mL-$\frac{0.008mol×3}{4mol/L}$×1000L=7mL，
故答案為：0.008；0.032；7．

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．