Question

某同學(xué)對(duì)“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應(yīng)放出大量的熱，并放出耀眼的光芒”；“紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”．由化學(xué)手冊(cè)查閱得有關(guān)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表．

物質(zhì)	Al	Al2O3	Fe	Fe2O3
熔點(diǎn)/℃	660	2054	1535	1462
沸點(diǎn)/℃	2467	2980	2750

Ⅰ．（1）該同學(xué)推測(cè)，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金．理由是該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點(diǎn)比鐵的低，此時(shí)液態(tài)的鐵和鋁熔合成鐵鋁合金．你認(rèn)為他的解釋是否合理

合理

（填“合理”或“不合理”）．
（2）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁．該實(shí)驗(yàn)所用試劑是

NaOH溶液

，反應(yīng)的離子方程式為

2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑

．
Ⅱ．實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，硝酸的濃度越稀，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)越低．取一定量該熔融物與足量很稀的硝酸充分反應(yīng)，反應(yīng)過程中無氣體放出．在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐漸滴加4mol?L^-1 NaOH溶液，所加NaOH溶液的體積V（NaOH）與產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量n（沉淀）的關(guān)系如圖所示．試回答下列問題：
（1）圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發(fā)生的離子方程式為：

H⁺+OH^-=H₂O

．
（2）在DE段沉淀的物質(zhì)的量沒有變化，則此階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：

NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O

．
（3）由上述圖象分析可知，溶液中離子結(jié)合OH^-的能力由強(qiáng)到弱的順序是

H⁺＞Fe³⁺＞Al³⁺＞NH₄⁺

．（用離子符號(hào)表示）
（4）B與A的差值

0.008

mol．
（5）B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的沉淀的物質(zhì)的量為

0.032

 mol，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液體積為

7

mL．

Answer 1

分析：Ⅰ（1）鋁的熔點(diǎn)比鐵低，生成鐵和液態(tài)鋁一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金；
（2）根據(jù)鋁與NaOH溶液反應(yīng)的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；
Ⅱ鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀HNO₃充分反應(yīng)，被氧化為Al³⁺、Fe³⁺，通過題意，反應(yīng)始終沒有氣體生成，可以得出不會(huì)有氮的氧化物生成，又有硝酸的濃度越稀，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)越低，可以推測(cè)N元素由+5變成了-3價(jià)，由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應(yīng)先與硝酸反應(yīng)，再生成沉淀，當(dāng)沉淀完全后由圖知繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，可得與NH₄⁺發(fā)生了反應(yīng)，
則隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應(yīng)依次有：
①H⁺+OH^-=H₂O，
②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
③NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，
④Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O
可根據(jù)Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物質(zhì)的量；
沉淀的總量可根據(jù)NH₄⁺的量，根據(jù)NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 得出n（NH₄⁺），
根據(jù)氧化還原反應(yīng)，N元素由+5價(jià)變?yōu)?3價(jià)，而金屬都由0價(jià)變?yōu)?3價(jià)，可以運(yùn)用電子守恒得出金屬的物質(zhì)的量，
根據(jù)消耗NaOH的總體積，結(jié)合在D點(diǎn)氫氧化鈉與硝酸、鋁鐵離子的反應(yīng)，可計(jì)算得出C點(diǎn)氫氧化鈉溶液的體積．

解答：解：Ⅰ：（1）鋁的熔點(diǎn)比鐵低，生成鐵和液態(tài)鋁一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金，所以鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金，
故答案為：合理；
（2）鋁與NaOH溶液反應(yīng)生成氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2OH^-+H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，所以可用NaOH溶液檢驗(yàn)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↑；
Ⅱ（1）圖中OC段沒有沉淀生成，此階段發(fā)生的離子方程式為H⁺+OH^-=H₂O，故答案為：H⁺+OH^-=H₂O；
（2）在DE段沉淀的物質(zhì)的量沒有變化，應(yīng)為NH₄⁺和OH^-的反應(yīng)，此階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O，故答案為：NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O；
（3）由反應(yīng)的順序可知，溶液中離子結(jié)合OH^-的能力由強(qiáng)到弱的順序是H⁺＞Fe³⁺＞Al³⁺＞NH₄⁺，故答案為：H⁺＞Fe³⁺＞Al³⁺＞NH₄⁺；
（4）根據(jù)Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物質(zhì)的量為：（36-34）×10^-3L×4mol/L=0.008 mol，即B與A的差值為0.008mol，
故答案為：0.008；
（5）沉淀的總量可根據(jù)NH₄⁺的量，根據(jù)NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O 得出n（NH₄⁺）=（34-31）×10^-3L×4mol/L=0.012 mol，
根據(jù)氧化還原反應(yīng)，N元素由+5價(jià)變?yōu)?3價(jià)，而金屬都由0價(jià)變?yōu)?3價(jià)，可以運(yùn)用電子守恒得出金屬的物質(zhì)的量為

0.012mol×8

3

=0.032mol，
滴加NaOH體積為31ml時(shí)，
發(fā)生反應(yīng)為①H⁺+OH^-=H₂O，②Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
可計(jì)算得出C點(diǎn)氫氧化鈉溶液的體積為
31ml-

0.032mol×3

4mol/L

×10³ml/L=7mL．
故答案為：0.032；7．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及鋁熱反應(yīng)，金屬與硝酸的反應(yīng)、離子方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，屬于中等難度試題．解答此題關(guān)鍵是判斷出硝酸的還原產(chǎn)物以及電子轉(zhuǎn)移守恒的運(yùn)用．