Question

19．某研究性學習小組對鋁熱反應（以鋁和氧化鐵反應為例）實驗進行研究．已知Al、A1₂O₃、Fe、Fe₂O₃的熔點、沸點數(shù)據(jù)如表所示：

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

請回答下列問題：
（1）鋁熱反應是氧化還原反應，在反應中金屬鋁被氧化 （填“氧化”或“還原”）．
（2）某同學根據(jù)以上數(shù)據(jù)推測，鋁熱反應所得到的熔融物中應含有鐵、鋁兩種金屬．如設計一個簡單的實驗方案證明該熔融物中含有金屬鋁，則實驗所需用的試劑為NaOH溶液．
（3）另一同學推測鋁熱反應得到的熔融物中還含有Fe₂O₃，他設計了如下實驗方案來驗證：取一塊該熔融物投入到少量稀硫酸中，反應一段時間后，向反應后的混合液中滴加KSCN溶液，觀察溶液顏色的變化，即可證明熔融物中是否含有Fe₂O₃．則：該同學的實驗方案是否合理：不合理（填“合理”或“不合理”），
若不合理，原因是Fe³⁺易被Fe、Al還原成Fe²⁺ （若合理則不用填寫）．
（4）把7.47g熔融物（主要含有Fe和少量Fe₂O₃、A1）投入 140mL1.00mol•L^-1稀硫酸（足量）充分反應，將反應后的混合液分成兩等份，向其中一份滴加KSCN溶液，溶液不變色，向另一份中滴加2.00mol•L^-1的NaOH溶液，當加入2.5mL時開始產(chǎn)生沉淀，加入NaOH溶液的體積與所得沉淀質(zhì)量數(shù)據(jù)如表：（不考慮空氣對沉淀的影響）

V （NaOH）mL	20.0	40.0	60.0	80.0	100.0
m（沉淀）/g	1.29	3.09	4.89	5.4	5.4

①當NaOH溶液體積為70mL時沉淀量達到最大．
②求1.29g沉淀中各成分的質(zhì)量．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鋁元素的化合價變化判斷鋁的性質(zhì)；
（2）鋁能和強堿反應生成偏鋁酸鹽和氫氣，而鐵不與強堿溶液反應；
（3）鐵離子能夠與鋁、鐵發(fā)生反應生成亞鐵離子，干擾了鐵離子的檢驗；
（4）①把7.47g熔融物（主要含有Fe和少量Fe₂O₃、A1）投入 140mL1.00mol•L^-1稀硫酸（足量）充分反應，將反應后的混合液分成兩等份，向其中一份滴加KSCN溶液，溶液不變色，說明溶液中鐵元素全部為亞鐵離子，向另一份中滴加2.00mol•L^-1的NaOH溶液，當加入2.5mL時開始產(chǎn)生沉淀，則2，5ml是中和剩余硫就硫酸，隨氫氧化鈉加入亞鐵離子、鋁離子生成沉淀，最大沉淀時，依據(jù)硫酸根離子和鈉離子守恒計算所需氫氧化鈉溶液體積；
②分析可知1.29g沉淀中含氫氧化鋁和氫氧化亞鐵沉淀，設1.29 g沉淀中含A1（OH）₃x mol，F(xiàn)e（OH）₂ y mol，
則78x+90y=1.29
2.5×10^-3×2.00+3x+2y=20×10^-3×2.00
列式計算得到沉淀質(zhì)量．

解答 解：（1）鋁熱反應中鋁作氧化劑，鋁失電子化合價升高被氧化，反應中體現(xiàn)出其還原性，
故答案為：氧化；
（2）鋁能和強堿反應生成鹽和氫氣，鐵和氫氧化鈉溶液不反應，所以要驗證含有鋁所需用的試劑為氫氧化鈉溶液，觀察到的現(xiàn)象是溶液中有氣泡出現(xiàn)，
故答案為：NaOH溶液；
（3）由于鐵離子檢驗氧化性，能夠與鐵、鋁發(fā)生反應生成亞鐵離子，干擾了鐵離子的檢驗，所以該方法不合理，
故答案為：不合理；Fe³⁺易被Fe、Al還原成Fe²⁺；
（4）①當沉淀量最大時鈉離子全部變化為硫酸鈉，結(jié)合元素守恒，
2NaOH～H₂SO₄，
2               1
 n           0 140L×1.00mol•L^-1
n=0.28mol
每份溶液全部沉淀需要氫氧化鈉物質(zhì)的量=0.14mol，
沉淀最大需要氫氧化鈉溶液體積=$\frac{0.14mol}{2mol/L}$=0.07L=70ml，
故答案為：70；
②分析可知1.29g沉淀中含氫氧化鋁和氫氧化亞鐵沉淀，設1.29 g沉淀中含A1（OH）₃x mol，F(xiàn)e（OH）₂ y mol，
則78x+90y=1.29
2.5×10^-3×2.00+3x+2y=20×10^-3×2.00
解得：x=0.005，y=0.01
所以Al（OH）₃的質(zhì)量為0.005mol×78g/mool=0.39 g，
Fe（OH）₂的質(zhì)量為0.01mol×90g/mol-=0.9 g，
答：Al（OH）₃的質(zhì)量0.39 g，F(xiàn)e（OH）₂的質(zhì)量為0.9 g．

點評 本題考查了鋁熱反應原理、化學方程式的計算，題目難度中等，注意掌握鋁熱反應原理，明確根據(jù)化學方程式進行化學計算的方法，（4）為難點、易錯點，注意合理分析質(zhì)量變化及發(fā)生的反應，元素守恒和反應定量關系的計算是解題關鍵．