Question

1．某同學通過查閱資料得知，鋁熱反應所得到的熔融物應該是鐵鋁合金．
（1）設計一個最簡單的實驗方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁．寫出表示該實驗原理的離子方程式：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑．
（2）某同學取一定量上述的熔融物與過量的、且很稀的硝酸充分反應，發(fā)現(xiàn)反應過程中無氣體放出．在反應結束后的溶液中，逐滴加入4mo1•L^-1的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積（mL）與產(chǎn)生的沉淀的物質的量（mo1）的關系如圖所示．在AB段，有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生．
試回答下列問題：
①熔融物與稀硝酸充分反應后，還原產(chǎn)物NH₄NO₃的物質的量為0.012mol．
②熔融物中金屬鋁的物質的量為0.008mol；金屬鐵的物質的量為0.024mol．

Answer 1

分析 （1）利用鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與氫氣證明；
（2）熔融物為鋁鐵合金，與過量稀HNO₃反應，生成Al³⁺、Fe³⁺，H⁺ 過量且無氣體產(chǎn)生，說明NO₃^-被還原為NH₄⁺，即陽離子有H⁺、Al³⁺、Fe³⁺、NH₄⁺．分析圖象可知，7 mL NaOH溶液用于中和H⁺，31mL-7mL=24 mL NaOH溶液用于沉淀Al³⁺、Fe³⁺，34 mL-31 mL=3 mL NaOH溶液用于與NH₄⁺反應，36 mL-34 mL=2 mL NaOH溶液用于溶解Al（OH）₃，結合方程式與原子守恒計算．

解答 解：（1）利用熔融物與氫氧化鈉溶液反應生成，有氣體生成說明含有Al，反應離子方程式為：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）熔融物為鋁鐵合金，與過量稀HNO₃反應，生成Al³⁺、Fe³⁺、H⁺ 過量且無氣體產(chǎn)生，說明NO₃^-被還原為NH₄⁺，即陽離子有H⁺、Al³⁺、Fe³⁺、NH₄⁺．分析圖象可知，7 mL NaOH溶液用于中和H⁺，31mL-7mL=24 mL NaOH溶液用于沉淀Al³⁺、Fe³⁺，34 mL-31 mL=3 mL NaOH溶液用于與NH₄⁺反應，36 mL-34 mL=2 mL NaOH溶液用于溶解Al（OH）₃，
①由NH₄⁺+OH^-=NH₃+H₂O可知，n（NH₄⁺）=3×10^-3 L×4 mol/L=0.012 mol，故還原產(chǎn)物NH₄NO₃的物質的量為0.012mol，
故答案為：0.012mol；
②由Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，n（Al³⁺）=n（Al）=n[Al（OH）₃]=2×10^-3 L×4 mol/L=0.008 mol，用于沉淀Al³⁺ 的NaOH為0.008mol×3=0.024 mol，
則n（Fe³⁺ ）=n（Fe）=（0.024L×4 mol/L-0.024mol）×$\frac{1}{3}$=0.024 mol，
故答案為：0.008mol；0.024mol．

點評 本題以鋁熱反應為載體，考查物質組成的確定、離子共存、化學計算等，（2）中明確各階段發(fā)生的反應是關鍵，難度中等．