- 铝热反应
- 共96题
某研究学习小组对铝热反应（以铝和氧化铁反应为例）实验进行研究．已知铝、氧化铝、铁、氧化铁的熔点、沸点数据如下所示：
请回答下列问题：
（1）铝热反应是氧化还原反应，在反应中金属被______（填“氧化”或“还原”）．
（2）某同学根据以上数据推测，铝热反应所得到的熔融物中应含有铁、铝两种金属．如设计一个简单的实验方案证明该熔融物中含有金属铝，则实验所需用的试剂为______，可观察到的实验现象为：______．
（3）实验室欲溶解此熔融物，下列试剂中最好的是______（填序号）．
A．浓硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．NaOH溶液．
正确答案
解：（1）铝热反应中铝作氧化剂，铝失电子化合价升高被氧化，反应中体现出其还原性，
故答案为：氧化；
（2）铝能和强碱反应生成盐和氢气，铁和氢氧化钠溶液不反应，所以要验证含有铝所需用的试剂为氢氧化钠溶液，观察到的现象是溶液中有气泡出现，
故答案为：NaOH溶液；有无色气体放出；
（3）A．常温下浓硫酸易使铁、铝发生钝化，所以浓硫酸不能使铁铝合金溶解，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，无法将熔融物全部溶解，故D错误；
故答案为：B．
解析
解：（1）铝热反应中铝作氧化剂，铝失电子化合价升高被氧化，反应中体现出其还原性，
故答案为：氧化；
（2）铝能和强碱反应生成盐和氢气，铁和氢氧化钠溶液不反应，所以要验证含有铝所需用的试剂为氢氧化钠溶液，观察到的现象是溶液中有气泡出现，
故答案为：NaOH溶液；有无色气体放出；
（3）A．常温下浓硫酸易使铁、铝发生钝化，所以浓硫酸不能使铁铝合金溶解，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，无法将熔融物全部溶解，故D错误；
故答案为：B．
（1）引发铝热反应的实验操作是______．
（2）某同学推测，铝热反应所得到的熔融反应是铁铝合金．理由是：该反应放热能使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金．为此，该同学选用______溶液（填化学式）和磁铁，并设计合理实验方案验证其推测．
（3）将红热的铁丝伸入氯气中，可以观察到______；若向反应后的生成物中加入水，得浑浊液，要使其变澄清，可加入少量的______，振荡后分别在两支试管中各倒入适量液态，向其中一支试管滴入KSCN溶液，观察到溶液呈______色；若向另一支试管中滴入氢氧化钠溶液，反应产生沉淀的离子方程式为______．
正确答案
（在铝热剂上面）加少量KClO3，插上Mg条并将其点燃
NaOH
（剧烈燃烧）产生棕黄色的烟
盐酸
红
Fe3++3OH-═Fe（OH）3↓
解析
解：（1）引发铝热反应的操作方法为：加少量KClO3，插上Mg条并将其点燃，
故答案为：（在铝热剂上面）加少量KClO3，插上Mg条并将其点燃；
（2）金属铝能和氢氧化钠反应放出氢气而金属铁和氢氧化钠不反应，反应的离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，可以用氢氧化钠溶液证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝，操作方法为：取适量冷却后的块状熔融物置于试管中，加入氢氧化钠溶液，现象为：有气体产生，
故答案为：NaOH；
（3）铁丝在氯气中燃烧生成棕红色的烟，为氯化铁固体，氯化铁为可溶性的铁盐，其水溶液呈棕黄色；铁离子在溶液中部分水解，则向反应后的生成物中加入水，得浑浊液，要使其变澄清，可加入少量的盐酸；振荡后分别在两支试管中各倒入适量液体，向其中一支试管滴入KSCN溶液，铁离子与硫氰根离子反应生成络合物硫氰化铁，则观察到溶液呈红色；若向另一支试管中滴入氢氧化钠溶液，铁离子与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为：Fe3++3OH-═Fe（OH）3↓，
故答案为：（剧烈燃烧）产生棕黄色的烟；盐酸；红；Fe3++3OH-═Fe（OH）3↓．
下列关于铝热剂的有关叙述中正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．铝的还原性强，且铝热反应放出大量的热，则可以通过铝热反应冶炼某些高熔点金属，故A正确；
B．氧化铝与铁不反应，不是铝热剂，铝热剂中金属单质为铝，如：氧化铁和铝，故B错误；
C．铝热反应中放入大量的热，所以铝热反应为放热反应，故C错误；
D．铝热反应可以用来冶炼出高熔点金属，如金属铁，但工业上是通过还原法冶炼大量的铁，故D错误；
故选A．
将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起使四周都是四层，把内层纸漏斗取出，在底部剪一个孔，用水湿润，再与另一纸漏斗套在一起，架在铁架台的铁圈上，下面放有盛有细沙的蒸发皿，将5g炒干的三氧化二铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，引发铝热反应．完成下列问题．
（1）上述反应的化学方程式为______，铝热反应可用于______．（填写一种用途）．
（2）引发铝热反应的实验操作是______．
正确答案
Fe2O3+2Al
焊接钢轨（或冶炼金属）
在铝热剂上方放适量KClO3，将打磨过的镁条插入其中，用小木条点燃镁条
解析
解：（1）氧化铁与铝发生铝热反应生成氧化铝和铁，反应的化学方程式为：Fe2O3+2Al
故答案为：Fe2O3+2Al
（2）引发铝热反应的操作方法为：在铝热剂上方放适量KClO3，将打磨过的镁条插入其中，用小木条点燃镁条，
故答案为：在铝热剂上方放适量KClO3，将打磨过的镁条插入其中，用小木条点燃镁条．
某小组同学利用铝和氧化铁发生铝热反应后得到的固体进行如下实验．
（1）固体成分的初步确定．
①由上述实验可知：溶液中Fe元素的存在形式有______．
②ⅰ中产生H2的原因是样品中除含Fe外，可能有未反应的Al，为检验样品中是否含Al单质，设计了相关实验，依据的原理是（用化学方程式表示）______．
③生成O2的化学方程式是______．进一步的实验表明，上述固体样品中Fe元素的存在形式有：Fe、Fe2O3、Fe3O4．
（2）该小组同学对ⅱ中溶液红色褪去的原因做进一步探究．
提示：KSCN中S元素的化合价为-2价
①实验ⅲ中白色沉淀的化学式是______．
②结合实验ⅲ和ⅳ分析，实验ⅱ中红色褪去的原因是______．
正确答案
解：（1）①向ⅰ中所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈浅红色，说明溶液中含有Fe3+，再加入H2O2溶液至过量，产生无色气体（经检验为O2），溶液变为深红色，说明溶液加入双氧水后溶液中铁离子浓度增大，则原溶液中还含有Fe2+，
故答案为：Fe2+、Fe3+；
②金属铝能够与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，改写成离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，而铁不与氢氧化钠溶液反应，据此可以检验是否含有Al，
故答案为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
③双氧水在铁离子作催化剂条件下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H2O2
故答案为：2H2O2
（2）实验ⅱ中溶液红色褪去的原因必然是Fe3+或SCN-被消耗所致，实验ⅲ首先验证实验ⅱ剩余的溶液中存在铁离子，然后证明溶液中存在硫酸根离子，从而证明SCN-被氧化；实验ⅳ证明氧化SCN-的是双氧水，而不是氧气，
①加入氯化钡溶液后生成不溶于盐酸的白色沉淀为BaSO4，
故答案为：BaSO4；
②溶液中存在平衡：Fe3++3SCN-⇌Fe（SCN）3，加入双氧水后SCN-被氧化，SCN-的浓度减小，平衡向着逆向移动，所以溶液红色褪去，
故答案为：溶液中SCN-离子被H2O2氧化，溶液红色褪去．
解析
解：（1）①向ⅰ中所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈浅红色，说明溶液中含有Fe3+，再加入H2O2溶液至过量，产生无色气体（经检验为O2），溶液变为深红色，说明溶液加入双氧水后溶液中铁离子浓度增大，则原溶液中还含有Fe2+，
故答案为：Fe2+、Fe3+；
②金属铝能够与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，改写成离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，而铁不与氢氧化钠溶液反应，据此可以检验是否含有Al，
故答案为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
③双氧水在铁离子作催化剂条件下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H2O2
故答案为：2H2O2
（2）实验ⅱ中溶液红色褪去的原因必然是Fe3+或SCN-被消耗所致，实验ⅲ首先验证实验ⅱ剩余的溶液中存在铁离子，然后证明溶液中存在硫酸根离子，从而证明SCN-被氧化；实验ⅳ证明氧化SCN-的是双氧水，而不是氧气，
①加入氯化钡溶液后生成不溶于盐酸的白色沉淀为BaSO4，
故答案为：BaSO4；
②溶液中存在平衡：Fe3++3SCN-⇌Fe（SCN）3，加入双氧水后SCN-被氧化，SCN-的浓度减小，平衡向着逆向移动，所以溶液红色褪去，
故答案为：溶液中SCN-离子被H2O2氧化，溶液红色褪去．
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