Question

7．鋁熱反應實驗如下：用兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起（先將置于內層的漏斗底部剪一個小孔，用水潤濕），架在鐵架臺的鐵圈上，下面放置盛沙的蒸發皿．將適量的炒干的氧化鐵粉末和鋁粉混合均勻，放在紙漏斗中，上面加少量氯酸鉀并在混合物中間插一根鎂條，用小木條點燃鎂條，引燃氧化鐵和鋁粉的混合物，反應劇烈進行，發出耀眼的強光，生成鐵和氧化鋁．
（1）某同學為研究該實驗，查閱有關資料得到如下數據：
①該同學推測，鋁熱反應所得到的熔融物是鐵鋁合金．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．你認為他的解釋是否合理？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．該實驗所用的試劑是NaOH溶液，反應的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
③實驗室溶解該熔融物，下列試劑中最好的是B（填序號）．
A．濃硫酸     B．稀硫酸     C．稀硝酸     D．氫氧化鈉溶液
（2）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就越低．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4摩/升的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積（毫升）與產生的沉淀的物質的量（摩爾）的關系如圖所示．
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
②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，上述現象說明溶液中H⁺、Fe³⁺、Al³⁺結合OH^-的能力比NH₄⁺強（填離子符號）．
③B點與A點的差值為0.008摩爾．

Answer 1

分析 （1）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；
③A．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；
C．稀硝酸與金屬反應生成污染性氣體；
D．鐵不與NaOH溶液反應．
（2）①O→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，以此書寫離子方程式；
②D與E一段沉淀的質量沒有發生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應，以此書寫離子方程式；根據反應順序確定結合OH^-的能力；
③B與A的差值為氫氧化鋁的物質的量，由EF段消耗的氫氧化鈉，根據Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物質的量．

解答 解：（1）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↑；
③A．濃硫酸易使鐵、鋁鈍化，不能使合金溶解，故A錯誤；
B．活潑金屬與稀硫酸反應，熔融物可溶解于稀硫酸中，故B正確；
C．稀硝酸與金屬反應生成污染性氣體，不是最佳選擇，故C錯誤；
D．鐵不與NaOH溶液反應，不能將熔融物全部溶解，故D錯誤；
故答案為：B；
（2）①O→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，
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O；
②D與E一段沉淀的質量沒有發生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應，反應的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；
上述現象說明溶液中最先結合OH^-是氫離子，最后結合OH^-是NH₄⁺離子，所以溶液中的H⁺、Fe³⁺、Al³⁺離子結合OH^-的能力強于是NH₄⁺，
故答案為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O； H⁺；Fe³⁺；Al³⁺；NH₄⁺；
③由圖可知，EF段消耗的氫氧化鈉溶液為36mL-34m=2mL，故該計算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，
故答案為：0.008．

點評 本題考查鋁熱反應、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，題目難度較大，明確圖中各階段反應實質為解答關鍵，試題側重考查學生的分析、理解能力及靈活應用能力．