Question

7．铝热反应是铝的一个重要性质，该性质用途十分广泛，不仅被用于焊接钢轨，而且还常被用于冶炼高熔点的金属如钒、铬、锰等．

（1）某校化学兴趣小组同学，取磁性氧化铁按教材中的实验装置（如图甲）进行铝热反应，现象很壮观．指明使用镁条和氯酸钾的目的是引发铝热反应．（不超过8个字）
（2）某同学用图乙装置进行铝热反应．取反应后的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液未见血红色．为测定该实验所得“铁块”中铁元素含量，设计实验流程如图所示．

几种氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示．

	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mg2+
开始沉淀时的pH	7.5	2.8	4.2	9.6
沉淀完全时的pH	9.0	4.0	5	11

①试剂A应选择C，试剂B应选择D．（填序号）
A．稀盐酸  B．氧化铁  C．H₂O₂溶液  D．氨水
②写出反应Ⅱ的离子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O
③设计简单实验证明M的成分是Fe₂O₃而非Fe₃O₄．
【限选试剂：稀盐酸、稀硫酸、氯水、高锰酸钾溶液、KSCN溶液、双氧水】

操作	预期现象
取少量M固体于试管中，向其中加入足量稀硫酸；观察．	固体完全溶解，溶液呈黄色．
继续向上述溶液中滴入几滴（少量）高锰酸钾溶液，振荡观察	溶液紫红色未褪去

④上述实验应灼烧至M质量不变，则能证明M质量不变的标志是连续两次灼烧质量相差不大于0.1g．
⑤若最终红色粉未M的质量为12.0g，则该“铁块”的纯度是84%．

Answer 1

分析 （1）镁条和氯酸钾的目的是点燃镁条燃烧放热促进氯酸钾分解生成氯化钾和氧气，起到高温引发铝热反应的目的；
（2）①根据题意可知，本实验要定量检测所得“铁块”的成分，故要通过实验流程，将铁元素完全沉淀；而根据表格可知，要使铁元素完全沉淀而铝和镁不沉淀，需将Fe²⁺转化为Fe³⁺，然后沉淀，加入的试剂不能引入新的杂质；
②过氧化氢将Fe²⁺转化为Fe³⁺；
③氧化铁溶于酸生成铁离子的盐溶液，四氧化三铁溶于酸会得到铁离子、亚铁离子的混合溶液，依据铁离子和亚铁离子的检验方法和反应现象分析选择试剂，即检验是否含有亚铁离子设计实验验证；
④灼烧完全的标志是物质前后两次灼烧质量相差不大于0.1g；
⑤根据10.0g的铁块中的铁元素最终全到了最终红色粉未M中，根据铁原子的守恒来计算．

解答 解：（1）镁条和氯酸钾的目的是点燃镁条燃烧放热促进氯酸钾分解生成氯化钾和氧气，起到高温引发铝热反应的目的，使用镁条和氯酸钾的目的是引发铝热反应，
故答案为：引发铝热反应；
（2）①根据表格可知，要使铁元素完全沉淀而铝离子和镁离子不沉淀，需将Fe²⁺转化为Fe³⁺，故需要加入H₂O₂；然后调节4≤pH＜4.2即可将Fe³⁺沉淀而Al³⁺、Mg²⁺不沉淀，调节pH选用的试剂不能用氧化铁，因为会引起红色粉未M的质量偏大；也不能用MgCO₃固体，因为MgCO₃固体过量时会引起所得固体M则质量偏大，故应选用氨水，
故答案为：C D；
②过氧化氢具有氧化性，能氧化亚铁离子为铁离子，结合原子守恒和电荷守恒配平书写得到离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺ 2H₂O；
③氧化铁溶于酸生成铁离子的盐溶液，四氧化三铁溶于酸会得到铁离子、亚铁离子的混合溶液，依据铁离子和亚铁离子的检验方法和反应现象分析选择试剂，即检验是否含有亚铁离子设计实验验证，实验证明M的成分是Fe₂O₃而非Fe₃O₄．取少量M固体于试管中，向其中加入足量稀硫酸，固体完全溶解，溶液呈黄色，继续向上述溶液中滴入几滴（少量）高锰酸钾溶液，振荡观察溶液紫红色未褪去，说明含有亚铁离子，
故答案为：

操作	预期现象
足量稀硫酸
几滴（少量）高锰酸钾溶液	溶液紫红色未褪去

④灼烧完全的标志是物质前后两次灼烧质量相差不大于0.1g，故答案为：连续两次灼烧质量相差不大于0.1g；
⑤最终红色粉未M为Fe₂O₃，根据10.0g的铁块中的铁元素最终全到了12.0gFe₂O₃中，故铁原子的质量为：m（Fe）=$\frac{12.0g}{160g/mol}$×2×56gmol=8.4g
故该“铁块”的纯度=$\frac{8.4g}{10.0g}$×100%=84%，
故答案为：84%．

点评 本题综合考查了铝热反应以及亚铁离子向三价铁离子的转化以及离子的沉淀，化学实验基本操作，含量计算和离子检验实验设计等知识点，综合性较强，难度较大．