Question

某研究性學習小組對鋁熱反應（以Al和Fe₂O₃反應為例）實驗進行研究．已知Al、Al₂O₃、Fe、Fe₂O₃的熔點、沸點數據如表所示：

物質	Al	A12O3	Fe	Fe2O3
熔點/℃	660	2054	1535	1565
沸點/℃	2467	2980	2750	----

試回答下列問題：
（1）鋁熱反應是氧化還原反應，在反應中金屬鋁表現出

還原

性 （填“氧化”或“還原”）．
（2）某同學根據以上數據推測，鋁熱反應所得到的熔融物中應含有鐵、鋁兩種金屬．如設計一個簡單的實驗方案證明該熔融物中含有金屬鋁，則實驗所需用的試劑為

氫氧化鈉溶液

，可觀察到的實驗現象是

溶液中有氣泡出現

．
（3）另一同學推測鋁熱反應得到的熔融物中還含有Fe₂O₃，他設計了如下方案來驗證：
取一塊該熔融物投入到少量稀硫酸中，反應一段時間后，向反應后的混合液中滴加物質甲的溶液，觀察溶液顏色的變化，即可證明熔融物中是否含有Fe₂O₃．則
①物質甲是

KSCN

 （填化學式）．
②該同學的實驗方案是否合理？答：

不合理

 （填“合理”或“不合理”）．
（4）把l5.12g Fe、Fe₂O₃和Al的混合物與0.5L 2mol?L^-1稀硫酸（足量）充分反應，生成氫氣n mol．則
①用濃硫酸配制0.5L 2mol?L^-1的稀硫酸需要的玻璃儀器有燒杯、500mL容量瓶、量筒和

玻璃棒

、

膠頭滴管

．
②n的取值范圍是

0＜n＜0.84

．
③向反應后的混合溶液中滴加NaOH溶液，當產生沉淀的量達到最大時，參加反應的NaOH的物質的量為

2

 mol．

Answer 1

分析：（1）根據鋁元素的化合價變化判斷鋁的性質；
（2）鋁能和強堿反應生成鹽和氫氣；
（3）用硫氰化鉀溶液檢驗鐵離子；亞鐵離子具有還原性，極容易被空氣中的氧氣氧化；
（4）①根據各儀器的作用選取儀器；
②采用極限法確定n的取值范圍；
③根據反應過程知，當產生沉淀的量最大時，相當于硫酸和氫氧化鈉恰好完全反應，所以可以根據硫酸的物質的量計算氫氧化鈉的物質的量即可．

解答：解：（1）鋁熱反應中鋁失電子化合價升高，所以鋁作還原劑，反應中體現出其還原性，故答案為：還原；
（2）鋁能和強堿反應生成鹽和氫氣，鐵和氫氧化鈉溶液不反應，所以要驗證含有鋁所需用的試劑為氫氧化鈉溶液，觀察到的現象是溶液中有氣泡出現，
故答案為：氫氧化鈉溶液；溶液中有氣泡出現；
（3）①氧化鐵和稀硫酸反應生成硫酸鐵，鐵離子用硫氰化鉀溶液檢驗，故答案為：KSCN；
②亞鐵離子具有還原性，極容易被空氣中的氧氣氧化生成鐵離子，干擾鐵離子的檢驗，所以不合理，故答案為：不合理；
（4）①需要的玻璃儀器還有：起引流作用的玻璃棒，定容用的膠頭滴管，故答案為：玻璃棒；膠頭滴管；
②鐵和鋁與酸反應生成氫氣，氧化鐵和酸反應生成水，沒有氣體生成，所以當固體混合物全部為氧化鐵時，氫氣的物質的量為0，當固體全部為鋁時，生成的氫氣的物質的量最大．
設生成的氫氣的物質的量為n．
Al------

3

2

H ₂
1mol   

3

2

mol

15.12g

27g/mol

 n

n=

15.12g 27g/mol × 3 2 mol

1mol

=0.84mol．
實際上三種物質都有，所以生成氫氣的體積范圍為0＜n＜0.84，
故答案為：0＜n＜0.84；
③向反應后的混合溶液中滴加NaOH溶液，當產生沉淀的量達到最大時，實際上相當于酸和堿發生的中和反應，設氫氧化鈉的物質的量為n．
2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O
2mol  1mol
n     2mol/L×0.5L
n=2mol
故答案為：2．

點評：本題考查了鋁熱反應、物質或離子的檢驗、溶液的配制、有關物質的量的計算等知識點，難度不大，鐵離子和亞鐵離子的檢驗是考試的熱點，是學習的重點．