Question

5．鋁熱反應是鋁的一個重要性質．某校化學興趣小組同學為了克服傳統鋁熱反應紙漏斗易燃燒，火星四射等缺點，將實臉改成以下裝置，取磁性氧化鐵在如圖A實驗進行鋁熱反應，冷卻后補到“鐵塊”混合物．

（1）實驗中可以用蔗糖和濃硫酸代替鎂條作引火劑，共原因是蔗糖在濃硫酸中脫水并放出大量的熱．
（2）該鋁熱反應的化學方程式為8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe．
（3）取反應后的“鐵塊”研碎取樣稱量，加入如圖B裝置，滴入足量NaOH溶液充分反應，測量生成氣體體積以測量樣品中殘留鋁的百分含量．試回答下列問題：
①量氣管的量具部分是一個中學實驗常見量具改裝而成，該儀器的名稱為堿式滴定管．
②量氣管在讀數時必須進行的步驟是冷卻至常溫和調節量氣管使左右液面相平．
③取1g樣品進行上述實驗，共收集到44.8mL氣體（換算成標準狀況下），則鋁的百分含量為3.6%．
④裝置中分液漏斗上端和燒瓶用橡膠管連通，除了可以平衡壓強讓液體順利滴入試管之外，還可以起到降低實驗誤差的作用．如果裝置沒有橡膠管，測出鋁的百分含量將會偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）濃硫酸具有脫水性，并放出熱；
（2）Al還原Fe₃O₄生成Fe和Al₂O₃，結合質量守恒定律分析；
（3）滴入足量NaOH溶液充分反應，測量生成氣休體積以測量樣品中殘留鋁的百分含量，由圖可知，量氣管測定氫氣的體積，讀數時調節內外液面相平，可利用滴定管代替量氣管，結合2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑計算含量，如果裝置沒有橡膠管，燒瓶內壓強增大，造成氣體讀數偏大，以此來解答．

解答 解：（1）因為把濃硫酸加入到蔗糖中發生脫水并放出大量的熱，可作引火劑，故答案為：蔗糖在濃硫酸中脫水并放出大量的熱；
（2）Al還原Fe₃O₄生成Fe和Al₂O₃，由原子守恒可得化學方程式為8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，故答案為：8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe；
（3）滴入足量NaOH溶液充分反應，測量生成氣休體積以測量樣品中殘留鋁的百分含量，由圖可知，量氣管測定氫氣的體積，
①因為該儀器盛放NaOH溶液，所以由堿式滴定管改裝而成，故答案為：堿式滴定管；
②因為氣體的體積受溫度和壓強影響，所以量氣管在讀數時必須進行的步驟是：冷卻至常溫和調節量氣管使左右液面相平，故答案為：冷卻至常溫和調節量氣管使左右液面相平；
③根據Al與NaOH溶液反應的化學方程式：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，m（Al）=n（Al）×27g/mol=$\frac{2}{3}$3n（H₂）×27g/mol=$\frac{2}{3}$×0.0448L÷22.4L/mol×27g/mol=0.036g，則鋁的百分含量為$\frac{0.036g}{1g}$×100%=3.6%，故答案為：3.6%；
④如果裝置沒有橡膠管，燒瓶內壓強增大，造成氣體讀數偏大，則鋁的百分含量將會偏大，故答案為：偏大．

點評 本題以鋁熱反應為載體考查物質含量測定，為高頻考點，把握反應原理、氣體的測定裝置為解答的關鍵，側重分析與計算、實驗能力的綜合考查，題目難度不大．