Question

某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究．某高中化学教材中对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”．查阅《化学手册》知，Al、Al₂O₃、Fe、Fe₂O₃熔点、沸点数据如下：

物质	Al	Al2O3	Fe	Fe2O3
熔点/℃	660	2054	1535	1462
沸点/℃	2467	2980	2750	-

Ⅰ．（1）某同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金．理由是：该反应放出的热量使铁熔化，而铝的溶点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金．你认为他的解释是否合理？答

合理

（填“合理”或“不合理”）
（2）设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝．该实验所用试剂是

NaOH溶液

，反应的离子方程式为

2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO

- 2

+3H₂↑

．
（3）实验室溶解该熔融物，在下列试剂中最适宜的试剂是

B

（填序号）．
A．浓硫酸B．稀硫酸C．稀硝酸D．氢氧化钠溶液
Ⅱ．实验研究发现，硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低．某同学取一定量上这的熔融物与一定量很稀的硝酸充分反应，反应过程中无气体放出．在反应结束后的溶液中，逐滴加入4mol?L^-1的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积（mL）与产生的沉淀的物质的量（mol）的关系如右图所示，试回答下列问题：
（1）图中OC段没有沉淀生成，此阶段发生反应的离子方程式为

H⁺+OH^-═H₂O

．
（2）在DE段，沉淀的物质的最没有变化，则此阶段发生反应的离子方程式为

NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O

，上述现象说明溶液中的离子结合OH^-的能力最强的是

H⁺

最弱的是

NH₄⁺

（填离子符号）
（3）B与A的差值为

0.008

mol．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）铝的熔点比铁低，生成铁和液态铝一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金；
（2）根据铝与NaOH溶液反应的性质设计实验方案；
（3）A．浓硫酸易使铁、铝钝化，不能使合金溶解；
B．活泼金属与稀硫酸反应；
C．稀硝酸与金属反应生成污染性气体；
D．铁不与NaOH溶液反应．
Ⅱ．（1）O→C 之间没有沉淀生成，说明硝酸过量，O→C 之间发生的反应酸碱中和反应，以此书写离子方程式；
（2）D与E一段沉淀的质量没有发生变化，为NH₄NO₃和NaOH反应，以此书写离子方程式；根据反应顺序确定结合OH^-的能力；
（3）B与A的差值为氢氧化铝的物质的量，由EF段消耗的氢氧化钠，根据Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物质的量．

解答：解：Ⅰ．（1）铝的熔点比铁低，生成铁和液态铝一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金，所以铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金，
故答案为：合理；
（2）铝与NaOH溶液反应生成气体，反应的化学方程式为2Al+2OH^-+H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，所以可用NaOH溶液检验所得的块状熔融物中含有金属铝，
故答案为：NaOH溶液；2Al+2OH^-+H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）A．浓硫酸易使铁、铝钝化，不能使合金溶解，故A错误；
B．活泼金属与稀硫酸反应，熔融物可溶解于稀硫酸中，故B正确；
C．稀硝酸与金属反应生成污染性气体，不是最佳选择，故C错误；
D．铁不与NaOH溶液反应，不能将熔融物全部溶解，故D错误；
故答案为：B；
Ⅱ．（1）O→C 之间没有沉淀生成，说明硝酸过量，O→C 之间发生的反应酸碱中和反应，离子方程式为H⁺+OH^-═H₂O，故答案为：H⁺+OH^-═H₂O；
D与E一段沉淀的质量没有发生变化，为NH₄NO₃和NaOH反应，反应的离子方程式为NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，
上述现象说明溶液中最先结合OH^-是氢离子，最后结合OH^-是铵根离子，所以溶液中的离子结合OH^-的能力最强的是氢离子，最弱的是铵根离子，
故答案为：NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O； H⁺；NH₄⁺；
（3）2）由图可知，EF段消耗的氢氧化钠溶液为36mL-34m=2mL，故该计算参加反应的氢氧化钠为0.002L×4mol/L=0.008mol，根据Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，Al（OH）₃的物质的量为0.008mol，
故答案为：0.008．

点评：本题考查铝热反应，金属与硝酸的反应、离子方程式的书写、氧化还原反应、化学计算等知识点，难度较大，清楚图中各阶段反应过程，据此判断出硝酸的还原产物以及电子转移守恒的运用是解题关键．