Question

【题目】合金是一类非常重要的金属材料，在生产、生活、军事或高科技领域中都有广泛应用。铁铝合金是一种新型的高温结构材料。

(1)写出工业上生产铁和铝的化学方程式(只写最后得到金属单质的反应)：________________________。

(2)高温条件下，Al和Fe2O3按一定比例混合反应可制得Fe3Al，写出该反应的化学方程式：_______________________________。

(3)如图表示室温时不同组分的Fe3Al在65%的浓硝酸中的腐蚀情况。由图可看出添加了________(填符号)元素的合金耐腐蚀性最差。

(4)某校兴趣小组欲测定另一种铁铝硅合金(FexAlySiz)粉末的组成。

①小明同学提出如下方案：准确称取1.46 g该合金粉末，再加入足量NaOH溶液(Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑)，充分反应后过滤，通过测定剩余固体质量及收集到气体的体积，可计算出此合金的组成。写出Al与NaOH溶液反应的离子方程式：______________________________。

②小军同学认为小明同学的方案难以测定标准状况下气体的体积，操作不简便。于是他设计了第二种方案：准确称取1.46 g该合金粉末，加入过量盐酸溶液充分反应后过滤，测定剩余固体质量0.07 g。向滤液中滴加足量浓NaOH溶液，充分搅拌、过滤、洗涤得固体。再将所得固体充分加热、灼烧得红棕色粉末1.60 g。试通过计算确定此合金的组成。

Answer 1

【答案】(1)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑

(2)3Fe2O3＋8Al2Fe3Al＋3Al2O3

(3)Si

(4)①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑

②m(Si)＝0.07 g，n(Si)＝0.002 5 mol

n(Fe)＝2n(Fe2O3)＝2×＝0.02 mol，m(Fe)＝0.02 mol×56 g·mol－1＝1.12 g

m(Al)＝1.46 g－1.12 g－0.07 g＝0.27 g，n(Al)＝0.01 mol

n(Fe)∶n(Al)∶n(Si)＝0.02 mol∶0.01 mol∶0.002 5 mol＝8∶4∶1

故该合金的组成为Fe8Al4Si

【解析】(1)工业上用热还原法制备铁，用电解法制备铝。(2)Al置换出Fe2O3中的Fe，然后Al和Fe在高温下可制得Fe3Al。(3)由图可看出添加了Si元素的合金在65%的浓硝酸中失重最多，耐腐蚀性最差。