Question

某研究性學(xué)習(xí)小組對鋁熱反應(yīng)（以Al和Fe₂O₃反應(yīng)為例）實驗進(jìn)行研究．已知Al、Al₂O₃、Fe、Fe₂O₃的熔點、沸點數(shù)據(jù)如表所示：

物質(zhì)	Al	A12O3	Fe	Fe2O3
熔點/℃	660	2054	1535	1565
沸點/℃	2467	2980	2750	----

試回答下列問題：
（1）鋁熱反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，在反應(yīng)中金屬鋁表現(xiàn)出______性 （填“氧化”或“還原”）．
（2）某同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)推測，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物中應(yīng)含有鐵、鋁兩種金屬．如設(shè)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______，可觀察到的實驗現(xiàn)象是______．
（3）另一同學(xué)推測鋁熱反應(yīng)得到的熔融物中還含有Fe₂O₃，他設(shè)計了如下方案來驗證：
取一塊該熔融物投入到少量稀硫酸中，反應(yīng)一段時間后，向反應(yīng)后的混合液中滴加物質(zhì)甲的溶液，觀察溶液顏色的變化，即可證明熔融物中是否含有Fe₂O₃．則
①物質(zhì)甲是______ （填化學(xué)式）．
②該同學(xué)的實驗方案是否合理？答：______ （填“合理”或“不合理”）．
（4）把l5.12g Fe、Fe₂O₃和Al的混合物與0.5L 2mol?L^-1稀硫酸（足量）充分反應(yīng)，生成氫氣n mol．則
①用濃硫酸配制0.5L 2mo1?L^-1的稀硫酸需要的玻璃儀器有燒杯、500mL容量瓶、量筒和______、______．
②n的取值范圍是______．
③向反應(yīng)后的混合溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)產(chǎn)生沉淀的量達(dá)到最大時，參加反應(yīng)的NaOH的物質(zhì)的量為______ mol．

Answer 1

【答案】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(yīng)生成鹽和氫氣；
（3）用硫氰化鉀溶液檢驗鐵離子；亞鐵離子具有還原性，極容易被空氣中的氧氣氧化；
（4）①根據(jù)各儀器的作用選取儀器；
②采用極限法確定n的取值范圍；
③根據(jù)反應(yīng)過程知，當(dāng)產(chǎn)生沉淀的量最大時，相當(dāng)于硫酸和氫氧化鈉恰好完全反應(yīng)，所以可以根據(jù)硫酸的物質(zhì)的量計算氫氧化鈉的物質(zhì)的量即可．
解答：解：（1）鋁熱反應(yīng)中鋁失電子化合價升高，所以鋁作還原劑，反應(yīng)中體現(xiàn)出其還原性，故答案為：還原；
（2）鋁能和強堿反應(yīng)生成鹽和氫氣，鐵和氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，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：氫氧化鈉溶液；溶液中有氣泡出現(xiàn)；
（3）①氧化鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，鐵離子用硫氰化鉀溶液檢驗，故答案為：KSCN；
②亞鐵離子具有還原性，極容易被空氣中的氧氣氧化生成鐵離子，干擾鐵離子的檢驗，所以不合理，故答案為：不合理；
（4）①需要的玻璃儀器還有：起引流作用的玻璃棒，定容用的膠頭滴管，故答案為：玻璃棒；膠頭滴管；
②鐵和鋁與酸反應(yīng)生成氫氣，氧化鐵和酸反應(yīng)生成水，沒有氣體生成，所以當(dāng)固體混合物全部為氧化鐵時，氫氣的物質(zhì)的量為0，當(dāng)固體全部為鋁時，生成的氫氣的物質(zhì)的量最大．
設(shè)生成的氫氣的物質(zhì)的量為n．
Al------H ₂
1mol   
 n

n==0.84mol．
實際上三種物質(zhì)都有，所以生成氫氣的體積范圍為0＜n＜0.84，
故答案為：0＜n＜0.84；
③向反應(yīng)后的混合溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)產(chǎn)生沉淀的量達(dá)到最大時，實際上相當(dāng)于酸和堿發(fā)生的中和反應(yīng)，設(shè)氫氧化鈉的物質(zhì)的量為n．
2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O
2mol  1mol
n     2mol/L×0.5L
n=2mol
故答案為：2．
點評：本題考查了鋁熱反應(yīng)、物質(zhì)或離子的檢驗、溶液的配制、有關(guān)物質(zhì)的量的計算等知識點，難度不大，鐵離子和亞鐵離子的檢驗是考試的熱點，是學(xué)習(xí)的重點．