- 铝热反应
- 共96题
铁砂的主要成分是微粒状的磁性氧化铁、石英、石灰石等混合物．某化学兴趣小组从铁砂中分离出磁性氧化铁，并进行铝热反应实验．
（1）取磁性氧化铁按图甲装置进行铝热反应，现象很壮观．取少许反应生成的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色．出现这种结果的原因，除了可能混有没反应的磁性氧化铁外，还有一个原因是______．
（2）为了克服图甲的缺陷，改用图乙装置进行铝热反应，主要步骤如下：
①在一个广口容器中放进一定量的干燥细沙；
②将一定量的铁砂和铝粉混合物装在纸漏斗中并埋入细沙里；
③将一定量的镁粉和氯酸钾混合物放在铝热剂上；
④再放上引火剂；引火反应，冷却；⑤取出反应后的铁块（如图丙）
请写出铝热反应的化学方程式：______取少许反应生成的铁块溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液没有出现血红色．实验中干燥细沙的主要作用是______．
（3）测定图乙反应所得的铁块纯度，流程如图所示．几种氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH参考表格
．
①试剂A应选择______，试剂B应选择______．
A．稀盐酸 B．氧化铁 C．H2O2溶液 D．氨水 E．MgCO3固体
②操作Ⅰ的名称为______．操作Ⅱ的名称为______．固体M完全转化为固体N的标志是______．
③已知常温下Fe（OH）3的KSP=4.0×10-38，求反应Ⅲ后溶液中c（Fe3+）=______ mol/L
④若最终红色粉末质量为14.14g，则该铁块的纯度是______．如果直接洗涤、烘干和称量固体M的质量，计算铁块的纯度，则计算结果会______（填“偏大”“偏小”或“无影响“）．原因是______．
正确答案
生成的红热的铁在掉落到蒸发皿过程中，表面被空气氧化为Fe3O4
8Al+3Fe3O4
防止生成的铁被氧化
C
D
过滤、洗涤
灼烧
最后两次称量质量差小于0.1g
4×10-8
98.98%
偏小
Fe（OH）3在烘干过程中会有部分发生分解反应，质量变小
解析
解：（1）铝热反应生成的熔融的铁具有很强的还原性，可以被空气中的氧气氧化导致生成三价的铁，
故答案为：生成的红热的铁在掉落到蒸发皿过程中，表面被空气氧化为Fe3O4；
（2）四氧化三铁与铝在高温下发生反应生成氧化铝和铁，反应的化学方程式为：8Al+3Fe3O4
故答案为：8Al+3Fe3O4
（3）①根据表格 可知，要使铁元素完全沉淀而铝离子和镁离子不沉淀，需将Fe2+转化为Fe3+，故需要加入H2O2；然后调节4≤pH＜4.2即可将Fe3+沉淀而Al3+、Mg2+不沉淀，调节pH选用的试剂不能用氧化铁，因为会引起红色粉未M的质量偏大，故应选用氨水，
故答案为：C；D；
②操作Ⅰ的目的是将生成的氢氧化铁从混合液中分离，操作方法为过滤、洗涤；操作Ⅱ为将氢氧化铁转化成氧化铁，操作方法为灼烧；灼烧完全的标志是物质前后两次灼烧质量相差不大于0.1g，
故答案为：过滤、洗涤；灼烧；最后两次称量质量差小于0.1g；
③根据Fe（OH）3的Ksp=c（Fe3+）•c3（OH-）=4×10-38，而pH=4，故c（OH-）=10-10mol/L，带入Ksp=c（Fe3+）•c3（OH-）=4×10-38，解得：c（Fe3+）=4×10-8 mol/L，
故答案为：4×10-8；
④最终红色粉未M为Fe2O3，根据10.0g的铁块中的铁元素最终完全转化成14.14g Fe2O3，故铁原子的质量为：m（Fe）=
故该“铁块”的纯度为：
如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，烘干过程中会引起Fe（OH）3的分解，故会导致计算结果偏小，
故答案为：98.98%；偏小；Fe（OH）3在烘干过程中会有部分发生分解反应，质量变小．
实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂．发生铝热反应之后．所得固体中含金属单质为l8g，则该氧化物粉末可能是（ ）
正确答案
解析
解：n（Al）=
A．当全部为Fe2O3，生成m（Fe）=
B．当全部为MnO2，生成m（Mn）=
C．当全部为Cr2O3，生成m（Cr）=
D．当全部为Fe3O4，生成m（Fe）=
故选AD．
属于铝热反应的是（ ）
正确答案
解析
解：铝热反应是在高温条件下铝粉把某些金属氧化物中的金属置换出来的反应，化合物中对应的金属的活泼性应比铝弱，则
A．2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑，盐酸不是氧化物，该反应在常温下就能进行，不属于铝热反应，故A错误；
B．2Al+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2↑，硫酸不是氧化物，该反应在常温下就能进行，不属于铝热反应，故B错误；
C．在金属活动顺序表中，镁排在铝的前面，镁比Al的活泼性强，Al+MgO不属于铝热剂，故C错误；
D．W比Al的活泼性弱，Al+WO3属于铝热剂，发生铝热反应，故D正确；
故选D．
如图1是某同学在实验室中进行铝热反应（铝过量）的实验装置，实验中可观察到的现象之一为“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”．
（1）试剂A的名称是______
（2）反应的方程式为______
（3）探究铝热反应后固体的性质：
将反应后容器中的残余固体置于烧杯中，加入100mL稀硝酸，固体完全溶解，（假设固体全部溶解后溶液体积不变），反应过程中无气体放出（活泼金属可把稀 HNO3还原为NH4NO3）．向反应后的溶液中缓慢滴加4mol•L-1的NaOH溶液，产生沉淀的物质的量与加入 NaOH溶液 的体积的关系如图2所示：
①写出DE段发生反应的离子方程式：______．
②求c（HNO3）=______．
③B与A的差值为______．
正确答案
解：（1）氯酸钾加热分解生成氧气，铝热反应中需要用到氯酸钾，则A为氯酸钾，
故答案为：氯酸钾；
（2）铝粉和氧化铁在高温下反应生成氧化铝和铁，反应的离子方程式为：Fe2O3+2Al
故答案为：Fe2O3+2Al
（3）①OC发生H++OH-═H2O；CD反应生成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，D与E一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，
故答案为：NH4++OH-═NH3•H2O；
②加入34mLNaoH溶液时，溶质为硝酸钠，原溶液中硝酸转化为为硝酸钠和一水合氨两部分，
其中硝酸钠中消耗的硝酸为：4mol/L×34×10-3L=0.136mol；一水合氨的物质的量为：4mol/L×（34-31）×10-3L=0.012mol，
则硝酸的总物质的量为：0.136mol+0.012mol=0.148mol，硝酸溶液浓度为：
故答案为：1.48mol/L；
③E与F之间沉淀的量减少，为Al（OH）3溶解在氢氧化钠溶液中，
其反应方程式为Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，
EF段的n（NaOH）=4mol/L×2×10-3L=0.008mol，
Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O
1 mol 1mol
0.008 mol 0.008mol
Al（OH）3的量是0.008mol，所以Al3+也是0.008mol，
所以B与A差值为0.008mol，
故答案为：0.008．
解析
解：（1）氯酸钾加热分解生成氧气，铝热反应中需要用到氯酸钾，则A为氯酸钾，
故答案为：氯酸钾；
（2）铝粉和氧化铁在高温下反应生成氧化铝和铁，反应的离子方程式为：Fe2O3+2Al
故答案为：Fe2O3+2Al
（3）①OC发生H++OH-═H2O；CD反应生成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，D与E一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，
故答案为：NH4++OH-═NH3•H2O；
②加入34mLNaoH溶液时，溶质为硝酸钠，原溶液中硝酸转化为为硝酸钠和一水合氨两部分，
其中硝酸钠中消耗的硝酸为：4mol/L×34×10-3L=0.136mol；一水合氨的物质的量为：4mol/L×（34-31）×10-3L=0.012mol，
则硝酸的总物质的量为：0.136mol+0.012mol=0.148mol，硝酸溶液浓度为：
故答案为：1.48mol/L；
③E与F之间沉淀的量减少，为Al（OH）3溶解在氢氧化钠溶液中，
其反应方程式为Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，
EF段的n（NaOH）=4mol/L×2×10-3L=0.008mol，
Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O
1 mol 1mol
0.008 mol 0.008mol
Al（OH）3的量是0.008mol，所以Al3+也是0.008mol，
所以B与A差值为0.008mol，
故答案为：0.008．
（1）氧化铁与铝反应的化学方程式是______，该反应为______热反应（填“吸”或“放”）；
（2）镁带燃烧的现象是______，镁带的作用是______；
（3）同学们在实验过程中观察到纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中．他们为探究此熔融物的成分，查阅（化学手册）得知有关物质的熔点、沸点数据如下：
同学们分析数据后推测该熔融物是一种合金，其中的金属是______，溶解该合金可选用下列试剂中的______（填序号）．
A．FeSO4溶液 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．NaOH溶液．
正确答案
解：（1）高温下，金属铝能够与氧化铁反应置换出铁，反应的化学方程式为：Fe2O3+2Al
故答案为：2Al+Fe2O3 
（2）镁在空气中剧烈燃烧，放出大量热，发出耀眼光芒；镁条在铝热反应中提供热量，起到引燃剂的作用，
故答案为：放热，发出耀眼白光，有白烟；燃烧时提供热量，引发反应（合理即可）；
（3）根据表中的数据可以看出，金属铝的熔点点比铁低，当金属铁是液态时，金属铝也是液态，所以铝热反应得到的是金属铁和金属铝的混合物；
硫酸亚铁、氢氧化钠溶液不与铁反应，所以既能和金属铁反应又能和金属铝反应的物质为稀硫酸，稀硝酸，故BC正确，
故答案为：Al、Fe； BC．
解析
解：（1）高温下，金属铝能够与氧化铁反应置换出铁，反应的化学方程式为：Fe2O3+2Al
故答案为：2Al+Fe2O3
（2）镁在空气中剧烈燃烧，放出大量热，发出耀眼光芒；镁条在铝热反应中提供热量，起到引燃剂的作用，
故答案为：放热，发出耀眼白光，有白烟；燃烧时提供热量，引发反应（合理即可）；
（3）根据表中的数据可以看出，金属铝的熔点点比铁低，当金属铁是液态时，金属铝也是液态，所以铝热反应得到的是金属铁和金属铝的混合物；
硫酸亚铁、氢氧化钠溶液不与铁反应，所以既能和金属铁反应又能和金属铝反应的物质为稀硫酸，稀硝酸，故BC正确，
故答案为：Al、Fe； BC．
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