某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究.现行高中化学教材（必修加选修）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

Question

某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究.现行高中化学教材（必修加选修）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.⑴某同学根据数据推测,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,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金.你认为他的推测是否合理?答：_________________(填“合理”或“不合理)
⑵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_______________.
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.某同学取一定量上述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)的关系如图所示.试回答下列问题：
⑴图中OC段没有沉淀生成,此阶段
发生反应的离子方程式为 .
⑵在DE段,沉淀的物质的量没有变化,则此阶段发生反应的离子方程式为 ；
⑶B与A的差值为 mol.
⑷B点对应沉淀的物质的量为 mol,C点对应的氢氧化钠溶液的体积为 mL

Answer 1

合理.
将少量熔融物粉末放入NaOH溶液,过一段时间取出,可发现固体有部分溶解.在浸泡过熔融物的碱液中通CO2有白色沉淀生成；或逐滴滴入稀盐酸,先有白色沉淀生成,继续滴加后沉淀又溶解.
反应过程无气体说明HNO3可能被还原为NH4NO3.
（1）OC段：H+ + OH- = H2O.
CD段：Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓,Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓.
（2）DE段：NH4+ + OH- = NH3·H2O.熔融物与HNO3反应生成NH4NO3为(0.034-0.031)×4=0.012(mol).
（3）EF段：Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O,消耗36-34=2(mL)NaOH溶液,可知Al(OH)3物质的量为0.002×4=0.008(mol).
B与A的差值即是氢氧化铝的物质的量,为0.008mol.
CD段生成Al(OH)3消耗NaOH溶液0.008×3÷4=0.006(L)=6(mL).
（4）熔融物与HNO3反应为：8Fe + 30HNO3 = 8Fe(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O,
8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O.
由于Fe、Al与HNO3反应方程式相似,由NH4NO3可知Fe、Al共有0.012×8/3=0.032(mol).
CD段生成Fe(OH)3为0.032-0.008=0.024(mol).
CD段共消耗NaOH溶液体积为0.032×3÷4=0.024(L)=24(mL).
B点对应的沉淀的物质的量为0.008mol的Al(OH)3和0.024mol的Fe(OH)3,共计0.032mol.
C点对应的氢氧化钠溶液体积为31-24=7(mL).