- 铝热反应
- 共96题
铝热反应是铝的一个重要性质．某校化学兴趣小组同学为了克服传统铝热反应纸漏斗易燃烧，火星四射等缺点，将实脸改成以下装置，取磁性氧化铁在如图A实验进行铝热反应，冷却后补到“铁块”混合物．
（1）实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂，共原因是______
（2）该铝热反应的化学方程式为______
（3）取反应后的“铁块”研碎取样称量，加入如图B装置，滴入足量NaOH溶液充分反应，测量
生成气休体积以测量样品中残留招的百分含量．试回答下列问题：
①量气管的量具部分是一个中学实验常见量具改装而成，该仪器的名称为______
②量气管在读数时必须进行的步骤是______．
③取1g样品进行上述实验，共收集到44.8mL气体（换算成标准状况下），则铝的百分含量为______．
④装置中分液漏斗上端和烧瓶用橡胶管连通，除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外，还可以起到降低实验误差的作用．如果装置没有橡胶管，测蛋出铝的百分含量将会______（填“偏大”或“偏小”）．
正确答案
解：（1）由于蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热，所有实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条引火剂，
故答案为：蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热；
（2）在高温条件下，铝和四氧化三铁发生氧化还原反应生成铁和氧化铝，反应的化学方程式为：8Al+3Fe3O4
故答案为：8Al+3Fe3O4
（3）①量气管的量具部分底部是连接橡胶管，结合实验量具可知是碱式滴定管的部分结构，所以该仪器的名称为碱式滴定管，
故答案为：碱式滴定管；
②对量气管读书时，首先等实验装置恢复到室温再进行下一步操作，然后调节量气管使左右液面相平，最后读数时视线与凹液面最低处相平，保证在常温常压下进行，
故答案为：冷却至室温和调节量气管使左右液面相平；
③标准状况下44.8mL氢气的物质的量为：
故答案为：3.6%；
④橡胶管可以平衡压强让液体顺利滴入试管中，还可以起到降低实验误差的作用，如果装置中没有橡胶管，随液体流下试管中压强增大，试管中排出液体增多，测量出的该物质百分含量将会偏大，
故答案为：偏大．
解析
解：（1）由于蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热，所有实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条引火剂，
故答案为：蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热；
（2）在高温条件下，铝和四氧化三铁发生氧化还原反应生成铁和氧化铝，反应的化学方程式为：8Al+3Fe3O4
故答案为：8Al+3Fe3O4
（3）①量气管的量具部分底部是连接橡胶管，结合实验量具可知是碱式滴定管的部分结构，所以该仪器的名称为碱式滴定管，
故答案为：碱式滴定管；
②对量气管读书时，首先等实验装置恢复到室温再进行下一步操作，然后调节量气管使左右液面相平，最后读数时视线与凹液面最低处相平，保证在常温常压下进行，
故答案为：冷却至室温和调节量气管使左右液面相平；
③标准状况下44.8mL氢气的物质的量为：
故答案为：3.6%；
④橡胶管可以平衡压强让液体顺利滴入试管中，还可以起到降低实验误差的作用，如果装置中没有橡胶管，随液体流下试管中压强增大，试管中排出液体增多，测量出的该物质百分含量将会偏大，
故答案为：偏大．
某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究．现行高中化学教材中对“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：
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？答：______
（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．该实验所用试剂是______
反应的离子方程式为______．
（3）实验室溶解该熔融物，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．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方程式为______
（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程式为______上述现象说明溶液中______结合OH-的能力比______强（填离子符号）．
（3）B点对应的沉淀的物质的量为______mol，C点对应的氢氧化钠溶液的体积为______mL．
正确答案
解：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，
故答案为：合理；
（2）铝与NaOH溶液反应生成气体，反应的化学方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，所以可用NaOH溶液检验所得的块状熔融物中含有金属铝，
故答案为：NaOH溶液；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；
故答案为：B；
Ⅱ．（1）O→C之间没有沉淀生成，说明硝酸过量，O→C之间发生的反应酸碱中和反应，离子方程式为H++OH-═H2O，
故答案为：H++OH-═H2O；
（2）D与E一段沉淀的质量没有发生变化，该反应为NH4NO3和NaOH反应，反应的离子方程式为：NH4++OH-═NH3•H2O；说明硝酸被还原生成了铵根离子，；
上述现象说明溶液中最先结合OH-是氢离子，然后为Al3+、Fe3+，最后结合OH-是铵根离子，所以溶液中的离子结合OH-的能力最强的是氢离子，最弱的是铵根离子，
故答案为：NH4++OH-═NH3•H2O；Al3+、Fe3+、H+；NH4+；
（3）由图可知，EF段消耗的氢氧化钠溶液为36mL-34m=2mL，故该计算参加反应的氢氧化钠的物质的量为：0.002L×4mol/L=0.008mol，根据Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O可知，Al（OH）3的物质的量为0.008mol；金属混合物中含有铝0.008mol；
设铁为xmol，Al为0.008mol，生成硝酸铵为：（34-31）×0.001L×4mol/L=0.012mol，由于显示过量，铁反应生成了硝酸铁，由电子守恒可知，3x+0.008×3=0.012×8，解得x=0.024mol，即反应生成氢氧化铁的物质的量为0.024mol，生成沉淀的总物质的量为：0.008mol+0.024mol=0.032mol；
滴加NaOH体积为31ml时，发生反应为①H++OH-=H2O，②Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓，Al3++3OH-=Al（OH）3↓，则C点氢氧化钠溶液的体积为31mL-
故答案为：0.032；7．
解析
解：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，
故答案为：合理；
（2）铝与NaOH溶液反应生成气体，反应的化学方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，所以可用NaOH溶液检验所得的块状熔融物中含有金属铝，
故答案为：NaOH溶液；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；
故答案为：B；
Ⅱ．（1）O→C之间没有沉淀生成，说明硝酸过量，O→C之间发生的反应酸碱中和反应，离子方程式为H++OH-═H2O，
故答案为：H++OH-═H2O；
（2）D与E一段沉淀的质量没有发生变化，该反应为NH4NO3和NaOH反应，反应的离子方程式为：NH4++OH-═NH3•H2O；说明硝酸被还原生成了铵根离子，；
上述现象说明溶液中最先结合OH-是氢离子，然后为Al3+、Fe3+，最后结合OH-是铵根离子，所以溶液中的离子结合OH-的能力最强的是氢离子，最弱的是铵根离子，
故答案为：NH4++OH-═NH3•H2O；Al3+、Fe3+、H+；NH4+；
（3）由图可知，EF段消耗的氢氧化钠溶液为36mL-34m=2mL，故该计算参加反应的氢氧化钠的物质的量为：0.002L×4mol/L=0.008mol，根据Al（OH）3 +OH-=AlO2-+2H2O可知，Al（OH）3的物质的量为0.008mol；金属混合物中含有铝0.008mol；
设铁为xmol，Al为0.008mol，生成硝酸铵为：（34-31）×0.001L×4mol/L=0.012mol，由于显示过量，铁反应生成了硝酸铁，由电子守恒可知，3x+0.008×3=0.012×8，解得x=0.024mol，即反应生成氢氧化铁的物质的量为0.024mol，生成沉淀的总物质的量为：0.008mol+0.024mol=0.032mol；
滴加NaOH体积为31ml时，发生反应为①H++OH-=H2O，②Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓，Al3++3OH-=Al（OH）3↓，则C点氢氧化钠溶液的体积为31mL-
故答案为：0.032；7．
铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，可简单认为是铝与某些金属氧化物在高温条件下发生的反应．某学习小组对铝热反应（以Al和Fe2O3反应为例）实验进行研究．查阅数据得到Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如下表所示：
试回答下列问题：
（1）在铝热反应中金属铝表现出______性（填“氧化”或“还原”）．请判断下列金属中那一个不能由铝热反应制取______．（填序号）
①Fe ②Cr（铬） ③V（钒） ④Ca ⑤Mn
（2）某同学推测，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是______．
（3）另一同学推测铝热反应得到的熔融物中还含有Fe2O3，他设计了如下方案来验证：
取一块该熔融物投入到少量稀硫酸中，向反应后的混合液中滴加物质甲的溶液，观察溶液颜色未变血红色，即可证明熔融物中不含有Fe2O3．则
①物质甲是______（填化学式）．
②该同学的实验方案是否合理？______（填“合理”或“不合理”）．理由：______．
正确答案
解：（1）铝热反应中铝失电子化合价升高，所以铝作还原剂，反应中体现出其还原性；若铝热反应能够进行，制取的金属的还原性应该比金属铝还原性弱，选项中金属钙还原性强于铝，所以无法通过铝热反应制取，
故答案为：还原；④；
（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：氢氧化钠溶液；溶液中有气泡出现；
（3）①氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁，铁离子用硫氰化钾溶液检验，
故答案为：KSCN；
②取一块该熔融物投入到少量稀硫酸中，向反应后的混合液中滴加物质硫氰化钾的溶液，Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红，所以无法证明熔融物中不含有Fe2O3，所以该同学的实验方案不合理，
故答案为：不合理；Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红．
解析
解：（1）铝热反应中铝失电子化合价升高，所以铝作还原剂，反应中体现出其还原性；若铝热反应能够进行，制取的金属的还原性应该比金属铝还原性弱，选项中金属钙还原性强于铝，所以无法通过铝热反应制取，
故答案为：还原；④；
（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：氢氧化钠溶液；溶液中有气泡出现；
（3）①氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁，铁离子用硫氰化钾溶液检验，
故答案为：KSCN；
②取一块该熔融物投入到少量稀硫酸中，向反应后的混合液中滴加物质硫氰化钾的溶液，Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红，所以无法证明熔融物中不含有Fe2O3，所以该同学的实验方案不合理，
故答案为：不合理；Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红．
下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是（ ）
正确答案
解析
解：铝热反应的实质为金属单质之间的置换反应，能跟铝粉组成铝热剂的金属氧化物对应的金属活泼性应较铝弱，
A．Cr的活泼性小于Al，Cr2O3可与Al发生铝热反应，故A错误；
B．Mn的活泼性小于Al，MnO2可与Al发生铝热反应，故B错误；
C．Mg的活泼性大于Al，MgO不能与Al发生铝热反应，故C正确；
D．V的活泼性小于Al，V205可与Al发生铝热反应，故D错误；
故选C．
铝粉和氧化铁的混合物叫做铝热剂，铝热剂发生铝热反应时有这样的实验现象：“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、Fe的熔点、沸点数据如下：
（1）某同学猜测，铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金．理由是：该反应放热能使铁熔化，而铝的熔点比铁低，所以铁和铝能形成合金．你认为他的解释是否合理？______（填“合理”或“不合理”）．
铁、铝、铁铝合金三种物质中硬度最大的是______
（2）根据已有知识找出一种验证产物中有Fe的最简单方法：______．
（3）设计一个简单的实验方案，证明上述所得的熔融物中含有金属铝．请填写表格：
正确答案
解：（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；合金的硬度一般比各成分金属的硬度大，所以铁、铝、铁铝合金三种物质中硬度最大的是铁铝合金，
故答案为：合理；铁铝合金；
（2）验证产物中有Fe，最简单的方法为：用磁铁，若能吸引则可验证产物中有Fe，
故答案为：用磁铁，若能吸引则可验证产物中有Fe；
（3）金属铝能和氢氧化钠反应放出氢气：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，而金属铁和氢氧化钠不反应，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：取少许熔融物，滴加氢氧化钠溶液，振荡，有气泡产生，证明熔融物中有金属铝，
故答案为：熔融物；NaOH溶液．
解析
解：（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；合金的硬度一般比各成分金属的硬度大，所以铁、铝、铁铝合金三种物质中硬度最大的是铁铝合金，
故答案为：合理；铁铝合金；
（2）验证产物中有Fe，最简单的方法为：用磁铁，若能吸引则可验证产物中有Fe，
故答案为：用磁铁，若能吸引则可验证产物中有Fe；
（3）金属铝能和氢氧化钠反应放出氢气：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，而金属铁和氢氧化钠不反应，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：取少许熔融物，滴加氢氧化钠溶液，振荡，有气泡产生，证明熔融物中有金属铝，
故答案为：熔融物；NaOH溶液．
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