(12分)某同学对“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、A
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(12分)某同学对“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.该同学推测,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。请你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 ,反应的离子方程式为 。 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:
(1)图中OC段没有沉淀生成,此阶段发生反应的离子为: 。 (2)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为 。 (3)当c=13mL时,原溶液中Fe3+与Al3+的物质的量之比为 。 |
答案
I NaOH 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ II(1)H+OH-=H2O (2)NH4++OH-=NH3+H2O (3)2:1 |
解析
I.铝能溶于氢氧化钠溶液中,而铁不能,据此可以鉴别,反应的离子方程式是2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。 II(1)图中OC段没有沉淀生成,说明硝酸过量,所以反应的方程式是H++OH-====H2O。 (2)由于溶液中的金属阳离子首先和氢氧化钠反应,当沉淀达到最大值时,氢氧化再和溶液中的NH4+反应,所以DE段反应的方程式是NH4+ +OH-====NH3·H2O。 (3)氢氧化铝是两性氢氧化物,能溶于氢氧化钠中,所以EF段是溶解氢氧化铝的,方程式是Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,因此故图像可知,消耗氢氧化钠是2ml,物质的量是0.008mol,则氢氧化铝就是0.008mol。因此生成氢氧化铝消耗的氢氧化钠是0.024mol,所以和铁离子反应的氢氧化钠是0.018L×4mol/L-0.024mol=0.048mol,所以铁离子的物质的量是0.016mol,因此原溶液中Fe3+与Al3+的物质的量之比为2︰1。 |
举一反三
将足量的铝粉分别投入等物质的量浓度的NaOH溶液和盐酸中,待反应结束后,两者产生的气体在相同状况下占有相同的体积。下列叙述不正确的是A.两反应中转移的电子数相等 | B.消耗NaOH溶液和盐酸的体积不相等 | C.消耗铝的质量相等 | D.反应后两溶液混合会产生白色沉淀且溶液中的溶质只有NaCl |
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将硫酸铝溶液和氢氧化钠溶液等体积混合,得到的沉淀物中含铝元素的质量与溶液中含铝元素的质量相等,则原硫酸铝溶液和氢氧化钠溶液的物质的量之比可能是①1∶3 ②2∶3 ③1∶7 ④2∶7 ⑤任意比 |
下列说法正确的是( )A.铝在空气中耐腐蚀,所以铝是不活泼金属 | B.点燃的镁条插入盛有CO2的集气瓶中,立即熄灭 | C.铝在高温下能还原锰、铁、铬等金属氧化物得到金属 | D.因为镁和铝在空气中都能形成氧化膜,所以镁铝都不能溶于浓硝酸 |
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相同物质的量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应,至体系中均无固体物质,消耗碱量最多的是( )A.Al | B.Al(OH)3 | C.AlCl3 | D.Al2O3 |
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(18分)铝土矿的主要成分是Al2O3,还含有Fe2O3、SiO2等杂质。 Ⅰ.从铝土矿中提取氧化铝的流程如下图所示:
(1)试剂A是 ;溶液b与试剂B反应的离子方程式为 。 (2)加入NaOH溶液进行的反应的离子方程式为 ___、 ,向溶液a中通入过量的CO2,将得到的不溶物煅烧后也可得到Al2O3,该方案的缺点是 。 Ⅱ.电解熔融的氧化铝可制备金属铝 (3)写出电解的化学方程式 。每生产0.27吨铝,理论上转移电子的物质的量为 mol。 Ⅲ.新型陶瓷氮化铝可用以下两种方法制备 (4)①氧化铝高温还原法: Al2O3 + C + N2 AlN + CO(配平) ②氯化铝与氨气高温合成法:AlCl3+NH3 AlN+3HCl (5)方法②比方法①在生产上更具优势。下列说法中,正确的是 。 A.方法①中的 Al2O3、C、N2结构稳定,反应时破坏化学键需要消耗更多的能量 B.方法①中的Al2O3和C容易残留在氮化铝中 C.两种方法中氮化铝均为还原产物 |
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