Question

铝热反应是铝的一个重要性质，该性质用途十分广泛．“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”．已知：Al、Al₂O₃、Fe、Fe₂O₃的熔点、沸点数据如表：

物质	Al	Al2O3	Fe	Fe2O3
熔点/℃	660	2 054	1 535	1 462
沸点/℃	2 467	2 980	2 750	-

I．（1）某同学推测，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．你认为他的解释是否合理？ ______ （填“合理”或“不合理”）．

（2）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，反应的离子方程式为 ______ ．

（3）实验室溶解该熔融物，在下列试剂中最适宜的试剂是 ______ （填序号）．

A、浓硫酸  B、稀硫酸　　　　C、稀硝酸  D、氢氧化钠溶液

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6mol•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：

（1）依题意，请写出熔融物中铁与该稀的硝酸反应的离子方程式： ______

（2）在BC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 ______ ；

（3）熔融物中铝元素的物质的量为 ______ mol．

（4）B点对应的沉淀的物质的量为 ______ mol，A点对应的氢氧化钠溶液的体积为 ______ mL．

Answer

合理 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ B 8Fe+30H++3NO3-=8Fe3++3NH4++9H2O NH4++OH-=NH3•H2O 0.012 0.048 15

【解析】Ⅰ．（1）铝的熔点比铁低，生成铁和液态铝一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金，所以铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金，故解释合理；铝与NaOH溶液反应生成气体，反应的离子方程式为2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2↑，（3）A．浓硫酸易使铁、铝钝化，不能使合金溶解，故A错误；B．活泼金属与稀硫酸反应，熔融物可溶解于稀硫酸中，故B正确；C．稀硝酸与金属反应生成污染性气体，不是最佳选择，故C错误；D．铁不与NaOH溶液反应，不能将熔融物全部溶解，故D错误．故选B；Ⅱ．（1）熔融物与稀硝酸反应过程中气体产生，可推断出还原产物应为NH4＋，所以铁与该稀的硝酸反应的离子方程式为8Fe+30H＋+3NO3－═8 Fe3＋+3NH4＋+9 H2O；（2）BC段沉淀的质量没有发生变化，为NH4NO3和NaOH反应，离子方程式为NH4＋+OH－═NH3·H2O，；（3）CD段发生的反应是Al（OH）3 +OH－=AlO2－+2H2O，n（NaOH）=0.002L×6mol·L－1=0.012mol，则n（Al（OH）3）=0.012mol，即熔融物中铝元素的物质的量为0.012mol；（4）由8Fe+30H＋+3NO3－═8 Fe3＋+3NH4＋+9 H2O、8Al+30H＋+3NO3－═8 Al3＋+3NH4＋+9 H2O、NH4＋+OH－═NH3·H2O可得关系式8（Fe和Al）～3NH4＋～3OH－，BC段消耗的OH－的物质的量为6mol·L-1×（42-39）×10-3L=0.018mol，则Fe和Al的物质的量之和为0.018mol×8/3=0.048mol，所以B点对应的沉淀Fe（OH）3和Al（OH）3的物质的量为0.048mol，AB段消耗的氢氧化钠溶液物质的量为0.048mol×3=0.144mol，AB段消耗的氢氧化钠的体积为0.144mol/6mol·L－1=0.024L=24ml，所以A点对应的氢氧化钠溶液的体积为39-24=15．