Question

12．鐵、鋁是應用最廣泛的兩種金屬．完成下列填空：
（1）自然界一共存在四種穩定的鐵原子，分別是⁵⁴Fe、⁵⁶Fe、⁵⁷Fe和⁵⁸Fe，它們互稱為同位素，其中⁵⁸Fe原子中子數與質子數之差為6．
（2）工業上可用鐵槽車運輸濃硫酸，是由于常溫下濃硫酸能使鐵鈍化．
（3）野外鋪設鋼軌時，通常用鋁和氧化鐵混合粉末反應得到的液態鐵來焊接鋼軌．寫出該反應的化學方程式2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，該反應是放熱（填“吸”或“放”）熱反應．
（4）鐵粉中混有少量的鋁粉，請設計一種實驗方案除去鐵粉中的鋁粉加入NaOH，然后過濾．
（5）向某溶液中投入鋁片后有大量的H₂放出，溶液中不可能大量存在的離子是d（填序號）
a．Cl^-   b．H⁺   c．OH^-    d．HCO₃^-
（6）鐵與稀硝酸反應的方程式如下：3Fe+8HNO₃→3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
該反應的氧化劑是HNO₃，氧化產物是Fe（NO₃）₂，每轉移1.8mol電子，生成NO13.44L（標準狀況）．

Answer 1

分析 （1）質子數相同中子數不同的同種元素的不同原子互稱為同位素，原子中質子數+中子數=質量數；
（2）常溫下鐵、鋁金屬在濃硫酸、濃硝酸中發生鈍化；
（3）鋁和氧化鐵混合粉末為鋁熱劑，引發反應后放出大量的熱量，可以熔融金屬；
（4）鋁和強堿溶液發生反應，鐵和強堿溶液不反應；
（5）向某溶液中投入鋁片后有大量H₂放出，溶液為酸或強堿溶液，離子之間不能結合生成水、氣體等，則離子能大量共存，以此來解答；
（6）在3Fe+8HNO₃（稀）=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O反應中，Fe元素化合價由0價升高到+2價，被氧化，為還原劑，N元素化合價由+5價降低到+2價，被還原，HNO₃為氧化劑，以此解答．

解答 解：（1）存在四種穩定的鐵原子，分別是⁵⁴Fe、⁵⁶Fe、⁵⁷Fe和⁵⁸Fe，質子數相同，中子數不同它們互稱為同位素，中子數=質量數-質子數=58-26=32，中子數與質子數之差為32-26=6
故答案為：同位素，6；
（2）工業上可用鐵槽車運輸濃硫酸，是由于常溫下濃硫酸能使鐵鈍化，在鐵表面形成一薄層致密氧化物薄膜阻止反應進行，表現了濃硫酸的強氧化性，
故答案為：鈍化；
（3）鋁和氧化鐵混合粉末反應得到的液態鐵，發生的是鋁熱反應，引發劑作用下發生氧化還原反應，放出大量熱，可以使生成的鐵呈熔融狀態，用來焊接鋼軌，反應的化學方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，
故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，放熱；
（4）鐵粉中混有少量的鋁粉，鋁和強堿溶液發生反應，鐵和強堿溶液不反應，除去方法是放入氫氧化鈉溶液中充分反應后過濾得到鐵，鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉溶液和氫氣，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案為：加入NaOH，然后過濾；
（5）向某溶液中投入鋁片后有大量H₂放出，溶液為酸或強堿溶液，
a．Cl^-不與酸或堿反應，一定能大量存在，故a不選；
b．H⁺在酸溶液中能大量存在，故b不選；
c．OH^-在堿溶液中能大量存在，故c不選；
d．HCO₃^-既能與酸反應又能與堿反應，則一定不能大量共存，故d選；
故選d．
故答案為：d；
（6）3Fe+8HNO₃→3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，N元素的化合價降低，則HNO₃為氧化劑，還原產物為NO，Fe元素化合價0價變化為+2價，化合價升高失電子做還原劑被氧化得到氧化產物Fe（NO₃）₂ ，標準狀況下，每生成2molNO電子轉移總數為6mol，每轉移1.8mol電子，生成NO物質的量0.6mol，標準狀況下的體積=22.4L/mol×0.6mol=13.44L，
故答案為：HNO₃，Fe（NO₃）₂，13.44．

點評 本題考查了鐵及其化合物性質，主要是物質提純，鋁熱反應，離子共存，氧化還原反應等知識的綜合應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．