Question

8．以赤鐵礦（化學成分為Fe₂O₃）為原料，經鋁熱反應所得的熔融物一般是鐵鋁合金，查閱《化學手冊》得知，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

請回答下列問題：
（1）寫出鋁熱反應的化學方程式：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；
（2）從表中數據推測鋁熱反應所得到的熔融物是鐵鋁合金的理由：Al的熔點比Fe的低；
（3）根據已有知識寫出一種驗證產物中有Fe的最簡單方法：用磁鐵吸引，如果能吸引，說明有鐵生成；
（4）設計一個簡單的實驗方案，證明上述所得的熔融物中含有金屬鋁．（只用反應離子方程式表示）：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（5）在鋁熱反應中，若鋁粉用得過多，在反應后還可回收到鋁和氧化鋁的混合物，假設針15g該混合物加入150mL稀硫酸中，在標準狀況下放出1.68L氫氣，為中和過量的硫酸，并使溶液中的Al³⁺恰好完全轉化為Al（OH）₃沉淀，需要200mL濃度為6mol•L^-1的NaOH溶液，同該稀硫酸的物質的量濃度是4mol/L．

Answer 1

分析 （1）Al和氧化鐵在高溫下發生鋁熱反應生成氧化鋁和Fe；
（2）該反應是放熱反應而使Fe熔化，且Al的熔點比Fe的低；
（3）Fe能被磁鐵吸引；
（4）Al能溶于NaOH溶液且生成氫氣；
（5）混合物和硫酸反應生成硫酸鹽，溶液中還有剩余的硫酸，所以溶液中的溶質是硫酸鹽和硫酸，加入堿后使溶液中鋁離子恰好生成沉淀，則原來溶液中的金屬陽離子完全轉化為氫氧化物，根據電荷守恒知，硫酸根離子所帶電荷等于氫氧根離子所帶電荷，根據電荷守恒計算硫酸物質的量濃度．

解答 解：（1）Al和氧化鐵在高溫下發生鋁熱反應生成氧化鋁和Fe，反應方程式為2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；
（2）該反應是放熱反應而使Fe熔化，且Al的熔點比Fe的低，所以生成的是鋁鐵合金，故答案為：鋁的熔點比鐵的低；
（3）Fe能被磁鐵吸引，所以最簡單的辦法是用磁鐵吸引，如果能吸引，說明有鐵生成，
故答案為：用磁鐵吸引，如果能吸引，說明有鐵生成；
（4）Fe、Al、Fe₂O₃、Al₂O₃中只有Al能溶于NaOH溶液且生成氫氣，向溶液中加入NaOH溶液，根據固體是否溶解且生成氫氣判斷是否含有Al，離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（5）混合物和硫酸反應生成硫酸鹽，溶液中還有剩余的硫酸，所以溶液中的溶質是硫酸鹽和硫酸，加入堿后使溶液中鋁離子恰好生成沉淀，則原來溶液中的金屬陽離子完全轉化為氫氧化物，根據電荷守恒知，硫酸根離子所帶電荷等于氫氧根離子所帶電荷，根據電荷守恒得c（H₂SO₄）=$\frac{\frac{6mol/L×0.2L×1}{2}}{0.15L}$=4mol/L，
故答案為：4mol/L．

點評 本題以鋁及其化合物為載體考查混合物的計算、鋁熱反應等知識點，涉及計算、物質的鑒定等知識點，Fe可以用物理或化學方法鑒定，難點是（5）題，注意根據電荷守恒進行計算能化繁為簡，提高解答效率，題目難度中等．