Question

利用鋁熱反應(yīng)焊接鋼軌的原理是2Al+Fe₂O₃2Fe+ Al₂O₃。某研究小組在實驗室利用簡易裝置進行鋁熱反應(yīng)。發(fā)現(xiàn)生成的鐵呈疏松的褐色硬塊。小組成員推測主要原因是產(chǎn)物鐵含雜質(zhì)較多，并進一步探究褪褐色硬塊的組成。
樣品處理：將褐色硬塊處理成粉末狀。
(1)研究小組首先取少量粉末加入                   溶液中，發(fā)現(xiàn)粉末部分溶解，但沒有氣泡產(chǎn)生，實驗結(jié)論是：粉末中含有Al₂O₃而沒有Al。
(2)根據(jù)以述實驗判斷該褐色硬塊的組成基本確定為Fe、Fe₂O₃、Al₂O₃。
提出假設(shè)：
假設(shè)1：固體粉末中除Al₂O₃外還有Fe；
假設(shè)2：固體粉末中除Al₂O₃外還有                             ；
假設(shè)3：固體粉末中除Al₂O₃外還有Fe和Fe₂O₃。
實驗實施：
（3）請以上述粉末為樣品，驗證其組成。限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、膠頭滴管、藥匙、過濾器；20%KSCN、3mol/LNaOH、3mol/LHCl、3mol/LHNO₃、3mol/LCuSO₄、0.01mol/LKMnO₄、蒸餾水。
根據(jù)你設(shè)計的實驗方案，敘述實驗操作、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。

實驗操作	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取少量粉末于燒杯中，加入足量3mol/LNaOH溶液，充分攪拌，過濾，洗滌。
步驟2：將步驟1的濾渣轉(zhuǎn)移到燒杯B中，加入足量             ，充分攪拌，過濾，洗滌。	有紅色固體生成，說明粉末中含有                            。
步驟3：將步驟2的濾渣轉(zhuǎn)移到燒杯C中，                                                                。	， 說明粉末中含有Fe2O3。(1分)

 

Answer 1

(1) NaOH (1分)                          (2) Fe₂O₃
（3）(10分)

實驗操作	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取少量粉末于燒杯中，加入足量3mol/LNaOH溶液，充分攪拌，過濾，洗滌。
步驟2：將步驟1的濾渣轉(zhuǎn)移到燒杯B中，加入足量3mol/L CuSO4，充分攪拌，過濾，洗滌。	有紅色固體生成，說明粉末中含有Fe。(1分)
步驟3：將步驟3的濾渣轉(zhuǎn)移到燒杯C中，加入足量3mol/L HCl，充分攪拌，再滴加少量20%KSCN。(2分)	固體部分溶解，溶液變血紅色，說明粉末中含有Fe2O3。(1分)

 

考查鋁、鐵及其化合物的性質(zhì)及檢驗，鋁熱反應(yīng)涉及物質(zhì)無所謂是鐵鋁兩金屬單質(zhì)及其對應(yīng)的氧化物
（1）通過實驗結(jié)論可知，通過該步驟來檢驗鋁及其氧化物的存在：一般是通過用NaOH堿液來檢驗，涉及反應(yīng)為2Al＋2NaOH＋2H₂O=2NaAlO₂＋3H₂↑、Al₂O₃＋2NaOH=2NaAlO₂＋H₂O，可通過是否有氣體生成來判定是否有鋁，固體是否溶解來判定是否有Al₂O₃
（2）Fe、Fe₂O₃、Al₂O₃三種物質(zhì)中，已經(jīng)確定Al₂O₃的存在，那么固體的組成無所謂就是三種情況：①Fe₂O₃、Al₂O₃②Fe、Al₂O₃③Fe、Fe₂O₃、Al₂O₃
（3）實驗的主要目的是確定Fe、Fe₂O₃是否存在，依據(jù)所給部分信息可知
步驟1當(dāng)然是溶解除去Al₂O₃
步驟2：結(jié)論有紅色固體生成，說明是生成了銅，可知原樣品中一定含有鐵，將可溶性銅鹽（最常用的就是硫酸銅溶液）置換所致
步驟3：很明顯本步驟是要檢驗Fe₂O₃的存在，對于三價鐵的檢驗，一般用KSCN溶液，故可用酸液將濾渣溶解后用KSCN來觀察是否有血紅色現(xiàn)象產(chǎn)生即可
點評：本題本質(zhì)是對鐵、鋁及其化合物的檢驗，起點高，但落點較低，都是日常學(xué)生常見的習(xí)題；但綜合性較高