Question

高中化学题，求最后两空过程

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（必修加选修）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：

物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3

熔点/℃
660
2054
1535
1462

沸点/℃
2467
2980
2750
-

I.⑴某同学根据数据推测，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。你认为他的推测是否合理？答：_________________(填“合理”或“不合理)

⑵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_______________。

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：

⑴图中OC段没有沉淀生成，此阶段

发生反应的离子方程式为 。

⑵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 ；

⑶B与A的差值为 mol。

⑷B点对应沉淀的物质的量为 mol，C点对应的氢氧化钠溶液的体积为 mL

Answer 1

合理。
将少量熔融物粉末放入NaOH溶液，过一段时间取出，可发现固体有部分溶解。在浸泡过熔融物的碱液中通CO2有白色沉淀生成；或逐滴滴入稀盐酸，先有白色沉淀生成，继续滴加后沉淀又溶解。
反应过程无气体说明HNO3可能被还原为NH4NO3。
（1）OC段：H+ + OH- = H2O。
CD段：Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓，Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓。
（2）DE段：NH4+ + OH- = NH3·H2O。熔融物与HNO3反应生成NH4NO3为(0.034-0.031)×4=0.012(mol)。
（3）EF段：Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O，消耗36-34=2(mL)NaOH溶液，可知Al(OH)3物质的量为0.002×4=0.008(mol)。
B与A的差值即是氢氧化铝的物质的量，为0.008mol。
CD段生成Al(OH)3消耗NaOH溶液0.008×3÷4=0.006(L)=6(mL)。
（4）熔融物与HNO3反应为：8Fe + 30HNO3 = 8Fe(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O，
8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O。
由于Fe、Al与HNO3反应方程式相似，由NH4NO3可知Fe、Al共有0.012×8/3=0.032(mol)。
CD段生成Fe(OH)3为0.032-0.008=0.024(mol)。
CD段共消耗NaOH溶液体积为0.032×3÷4=0.024(L)=24(mL)。
B点对应的沉淀的物质的量为0.008mol的Al(OH)3和0.024mol的Fe(OH)3，共计0.032mol。
C点对应的氢氧化钠溶液体积为31-24=7(mL)。