Question

10．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，并發(fā)出耀眼的光芒”、“紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”．查閱《化學(xué)手冊(cè)》知，Al、Al₂O₃、Fe、Fe₂O₃熔點(diǎn)、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下：

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

I．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)比鐵低，此時(shí)液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金．請(qǐng)你設(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)反應(yīng)產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)越低．某同學(xué)取一定量上述的熔融物與一定量很稀的硝酸充分反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)氣體放出．在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐滴加入4mol•L^-1的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積（mL）與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量（mol）的關(guān)系如圖所示．試回答下列問(wèn)題：
（1）圖中OC段沒(méi)有沉淀生成，此階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：H⁺+OH^-═H₂O．
（2）在DE段，沉淀的物質(zhì)的量沒(méi)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）當(dāng)圖中C=13mL時(shí)，原溶液中Fe³⁺與Al³⁺的物質(zhì)的量之比為2：1．

Answer 1

分析 Ⅰ．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．（1）O→C 之間沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明硝酸過(guò)量，O→C 之間發(fā)生的反應(yīng)酸堿中和反應(yīng)，以此書寫反應(yīng)的離子方程式；
（2）D與E一段沉淀的質(zhì)量沒(méi)有發(fā)生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應(yīng)，以此書寫離子方程式；
（3）根據(jù)反應(yīng)圖象結(jié)合反應(yīng)的離子方程式計(jì)算．

解答 解：I．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^-+2H₂O=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．圖中OC段沒(méi)有沉淀生成，此階段發(fā)生的離子方程式為H⁺+OH^-=H₂O；在DE段沉淀的物質(zhì)的量沒(méi)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；
（1）O→C之間沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明硝酸過(guò)量，O→C之間發(fā)生的反應(yīng)酸堿中和反應(yīng)，離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O，
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O；
（2）D與E一段沉淀的質(zhì)量沒(méi)有發(fā)生變化，該反應(yīng)為NH₄NO₃和NaOH反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-═NH₃•H₂O；
（3）EF段發(fā)生Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，n（NaOH）=0.002L×4mol/L=0.008mol，則n（Al（OH）₃）=0.008mol，
圖中CD段鋁離子消耗的氫氧根是（36-34）×3ml=6ml，所以三價(jià)鐵離子消耗的氫氧根離子的物質(zhì)的量為31ml-13ml-6ml=12ml，而鋁離子和鐵離子與氫氧根離子都是1：3反應(yīng)，所以物質(zhì)的量之比等于消耗氫氧化鈉的體積之比，即12ml：6ml=2：1，故答案為：2：1．

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．