- 铝热反应
- 共96题
按要求回答下列问题:
(1)实验室铝粉和Fe2O3作铝热反应实验,铝热反应的方程式为______,该实验中除用到铝粉和Fe2O3外,需要的试剂还有______(填编号).
a.KClO3 b.Mg c.MnO2 d.KCl
(2)据文献报道,在实际反应中铝热反应的产物成分较为复杂.某课题组对铝热反应产物的成分进行探究,经成分分析,发现主要得到甲和乙两种产物.甲由具有相同电子层结构的阴、阳离子构成;乙是一种铁铝的金属互化物(可用FexAly表示),取该合金粉末2.47g,滴加足量浓NaOH溶液,充分搅拌、过滤、洗涤得固体.再将所得固体在空气中充分加热、灼烧得红棕色粉末1.60g.
①甲的化学式为______,乙中x=______,y=______.
②甲的晶体是耐高温材料,用此材料做成的坩埚,不能用来熔融NaOH,用化学方程式解释其原因______;
含二氧化硅材料做成的坩埚______(填“能”或“不能”)用来熔融NaOH.
③如图表示室温下相同组分的乙分别在两种不同的酸中的腐蚀情况,由图可知,乙在______中具有比较强的抗腐蚀性,原因可能是______.
④研究发现铝热反应后期温度高达2000℃以上时会有极微量的Al4C3生成,Al4C3遇水会产生一种气体,该气体的分子式为______.[已知CaC2+2H2O═Ca(OH)2+C2H2↑]
(3)镁铝互化物(Mg17Al12)是一种潜在的贮氢材料,该金属互化物在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al12+17H2═17MgH2+12Al.得到的混合物在6.0mol•L-1HCl中,能完全释放出H2.1mol Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物与上述盐酸完全反应,释放出H2的物质的量为______.
正确答案
解:(1)铝与氧化铁发生铝热反应的方程式为:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe;该实验中除用到铝粉和Fe2O3外,需要的试剂还有氯酸钾和镁,故ab正确,
故答案为:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe;ab;
(2)①甲由具有相同电子层结构的阴、阳离子构成,则甲是Al2O3;取该合金粉末2.47g,滴加足量浓NaOH溶液,其中铝溶解转化为偏铝酸钠,充分搅拌、过滤、洗涤得固体铁.再将所得固体在空气中充分加热、灼烧得红棕色粉末1.60g,所以红棕色粉末应该是氧化铁,物质的量为:=0.01mol;根据铁原子守恒可知铁的物质的量是0.02mol,质量是0.02mol×56g/mol=1.12g,因此合金中铝的质量是2.47g-1.12g=1.35g,物质的量为:
=0.05mol,所以x:y=0.02:0.05=2:5,则x=2、y=5,
故答案为:Al2O3;2,5;
②在加热的条件下氧化铝与氢氧化钠反应,反应的化学方程式为:Al2O3+2NaOH+3H2O═2Na[Al(OH)]4;
二氧化硅与能与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水,所以含二氧化硅材料做成的坩埚不能用来熔融NaOH,
故答案为:Al2O3+2NaOH+3H2O═2Na[Al(OH)]4;不能;
③根据图象可知乙在65%浓硝酸中具有比较强的抗腐蚀性,这是由于常温下遇浓硝酸表面钝化,阻碍进一步反应,
故答案为:65%浓硝酸;遇浓硝酸表面钝化,阻碍进一步反应(只要体现出“钝化”即可);
④Al4C3遇水会产生一种气体,则根据CaC2+2H2O═Ca(OH)2+C2H2↑可推测,Al4C3与水反应生成氢氧化铝和甲烷,因此该气体的分子式为:CH4,
故答案为:CH4;
(3)1 mol Mg17Al12完全吸氢后可以吸收17mol氢气,因此释放时可以再释放出17mol氢气,同时镁和铝也分别都能与盐酸反应放出氢气;1 mol Mg17Al12中含有17mol镁、12mol铝,与元素反应分别放出17mol氢气和12mol×=18mol氢气,则得到的混合物与上述盐酸完全反应,释放出氢气的物质的量为:17mol+17mol+18mol=52mol,
故答案为:52mol.
解析
解:(1)铝与氧化铁发生铝热反应的方程式为:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe;该实验中除用到铝粉和Fe2O3外,需要的试剂还有氯酸钾和镁,故ab正确,
故答案为:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe;ab;
(2)①甲由具有相同电子层结构的阴、阳离子构成,则甲是Al2O3;取该合金粉末2.47g,滴加足量浓NaOH溶液,其中铝溶解转化为偏铝酸钠,充分搅拌、过滤、洗涤得固体铁.再将所得固体在空气中充分加热、灼烧得红棕色粉末1.60g,所以红棕色粉末应该是氧化铁,物质的量为:=0.01mol;根据铁原子守恒可知铁的物质的量是0.02mol,质量是0.02mol×56g/mol=1.12g,因此合金中铝的质量是2.47g-1.12g=1.35g,物质的量为:
=0.05mol,所以x:y=0.02:0.05=2:5,则x=2、y=5,
故答案为:Al2O3;2,5;
②在加热的条件下氧化铝与氢氧化钠反应,反应的化学方程式为:Al2O3+2NaOH+3H2O═2Na[Al(OH)]4;
二氧化硅与能与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水,所以含二氧化硅材料做成的坩埚不能用来熔融NaOH,
故答案为:Al2O3+2NaOH+3H2O═2Na[Al(OH)]4;不能;
③根据图象可知乙在65%浓硝酸中具有比较强的抗腐蚀性,这是由于常温下遇浓硝酸表面钝化,阻碍进一步反应,
故答案为:65%浓硝酸;遇浓硝酸表面钝化,阻碍进一步反应(只要体现出“钝化”即可);
④Al4C3遇水会产生一种气体,则根据CaC2+2H2O═Ca(OH)2+C2H2↑可推测,Al4C3与水反应生成氢氧化铝和甲烷,因此该气体的分子式为:CH4,
故答案为:CH4;
(3)1 mol Mg17Al12完全吸氢后可以吸收17mol氢气,因此释放时可以再释放出17mol氢气,同时镁和铝也分别都能与盐酸反应放出氢气;1 mol Mg17Al12中含有17mol镁、12mol铝,与元素反应分别放出17mol氢气和12mol×=18mol氢气,则得到的混合物与上述盐酸完全反应,释放出氢气的物质的量为:17mol+17mol+18mol=52mol,
故答案为:52mol.
A~J分别表示中学中常见的物质,它们之间相互关系如下图所示(部分反应物、 生成物没有列出),且已知G为某主族元素的氧化物,A、B、C、D、E、F六种物质中 均含同一种元素。请回答:
(1)A、B、C、D、E、F六种物质中,所含的相同元素是
(2)反应①又称为 反应
(3)反应④的化学方程式为 ;
(4)反应⑤的离子方程式为 ;
正确答案
(1)铁(或Fe)
(2)铝热
(3)2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2
(4)Fe3O4+8H+==Fe2++2Fe3++4H2O
(1)某教科书对“铝热反应”实验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、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。根据已有知识找出一种验证产物中有Fe的方法:
_____________________________________。
②证明上述所得的熔融物中含有金属铝,所用试剂是____________,实验现象为___________________。有关反应的化学方程式_____________________________。
(2)在2L密闭容器中进行的反应N2+3H22NH3,在10秒内反应物N2的物质的量由1mol降到
0.6mol,则10秒时N2的浓度为________________,反应速率ν(NH3)为_____________。
正确答案
(1)①用磁铁吸引,若能吸附,说明有铁生成;②NaOH溶液;有气泡产生;
2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑
(2)0.3mol/L;0.04mol/( L·s)
铝粉和氧化铁粉末的混合物制成的铝热剂可用于焊接钢轨.现取不同质量的该铝热剂分别和100mL同浓度的NaOH溶液反应,所取铝热剂的质量与产生气体的体积关系如表(气体体积均在标准状况下测定).
计算:(1)NaOH溶液物质的量浓度
(2)该铝热剂中铝的质量分数
(3)15g该铝热剂发生铝热反应理论上产生铁的质量.
正确答案
(1)铝热剂加入NaOH溶液中发生:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,由②③组数据可知NaOH完全反应,
n(H2)==0.3mol,
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2mol 3mol
n(NaOH) 0.3mol
n(NaOH)=0.2mol,
c(NaOH)==2mol/L,
答:NaOH溶液物质的量浓度为2mol/l;
(2)①中NaOH剩余,Al完全反应,n(H2)==0.15mol,
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2mol 3mol
n(Al) 0.15mol
n(Al)=0.1mol,
m(Al)=0.1mol×27g/mol=2.7g,
ω(Al)=×100%=36%,
答:该铝热剂中铝的质量分数为36%;
(3)15g铝热剂中含n(Al)==0.2mol,
m(Al)=15g×36%=5.4g,
m(Fe2O3)=15g-5.4g=9.6g,
n(Fe2O3)==0.06mol,
则Al过量,
Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,
1mol 2mol
0.06mol n(Fe)
n(Fe)=0.12mol
m(Fe)=0.12mol×56g/mol=6.72g,
答:15g该铝热剂发生铝热反应理论上产生铁的质量为6.72g.
铁和铝是两种重要的金属,它们的单质及化合物有着各自的性质。
(1)在一定温度下,氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应:
①该反应的平衡常数表达式为:K=_______________;
②该温度下,在2L盛有粉末的密闭容器中通入CO气体,10min后,生成了单质铁11.2g。则10min内CO的平均反应速率为________________。
(2)请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态:
①____________________________;②____________________________。
(3)某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。下列反应速率(v) 和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是______________。
a.
b.
c.
d.
(4)写出氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式:_____________________________;欲使上述体系中浓度增加,可加入的物质是__________________________。
正确答案
(1);0.015mol/(L·min)
(2)①CO或(CO2)的生成速率与消耗速率相等;②CO(或CO2)的质量不再改变
(3)b
(4);盐酸
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