Question

20．鋁熱反應是鋁的一個重要性質，該性質用途十分廣泛，不僅被用于焊接鋼軌，而且還常被用于冶煉高熔點的金屬如釩、鉻、錳等．

（1）某�；瘜W興趣小組同學，取磁性氧化鐵按教材中的實驗裝置（如圖甲）進行鋁熱反應，現象很壯觀．取反應后的“鐵塊”溶于鹽酸，向其中滴加KSCN溶液，發(fā)現溶液變血紅色．出現這種現象的原因，除了可能混有沒反應完的磁性氧化鐵外，還有一個原因是熔融的鐵被空氣中氧氣氧化．
（2）若證明上述所得“鐵塊”中含有金屬鋁，可選擇氫氧化鈉溶液（填試劑名稱）進行實驗，所發(fā)生反應的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
（3）為克服圖甲的缺陷改用圖乙裝置進行鋁熱反應．取反應后的“鐵塊”溶于鹽酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液沒有出現血紅色．為測定該實驗所得“鐵塊”的成分，實驗流程如圖所示．

幾種氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示．

	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mg2+
開始沉淀時的pH	7.5	2.8	4.2	9.6
沉淀完全時的pH	9.0	4.0	5	11

①試劑A應選擇C，試劑B應選擇D．（填序號）
A．稀鹽酸  B．氧化鐵  C．H₂O₂溶液  D．氨水  E．MgCO₃固體
②已知常溫下Fe（OH）₃的Ksp=1.1×10^-36，則反應Ⅲ后溶液中c（Fe³⁺）=1.1×10^-6mol•L^-1．
③灼燒完全的標志是前后兩次灼燒質量相差不大于0.1g．
④若最終紅色粉未M的質量為12.0g，則該“鐵塊”的純度是84%．如果對所得過濾固體直接洗滌、烘干、稱量，計算“鐵塊”的純度，則計算結果會偏�。ㄌ睢捌�大”“偏小”或“無影響”）原因是Fe（OH）₃在烘干過程中會有部分發(fā)生分解反應，質量變小．

Answer 1

分析 （1）考慮生成的熔融的鐵的還原性，可以被空氣中的氧氣氧化導致生成三價的鐵；
（2）根據鋁與鐵的性質的差異性來選擇試劑，并寫出反應；
（3）①根據題意可知，本實驗要定量檢測所得“鐵塊”的成分，故要通過實驗流程，將鐵元素完全沉淀；而根據表格可知，要使鐵元素完全沉淀而鋁和鎂不沉淀，需將Fe²⁺轉化為Fe³⁺，然后沉淀．
②根據Fe（OH）₃的Ksp的表達式來進行計算；
③灼燒完全的標志是物質前后兩次灼燒質量相差不大于0.1g；
④根據10.0g的鐵塊中的鐵元素最終全到了最終紅色粉未M中，根據鐵原子的守恒來計算；如果對所得過濾固體直接洗滌、烘干、稱量，計算“鐵塊”的純度，此時應考慮Fe（OH）₃的分解，引起計算結果偏�。�

解答 解：（1）鋁熱反應生成的熔融的鐵具有很強的還原性，可以被空氣中的氧氣氧化導致生成三價的鐵，
故答案為：熔融的鐵被空氣中氧氣氧化；
（2）要證明“鐵塊”中含有金屬鋁，應利用鐵和鋁性質的差異性，即鐵不能和堿反應，而鋁可以，故應選擇氫氧化鈉溶液，與鋁反應的離子方程式為：
2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：氫氧化鈉溶液；2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）①根據表格可知，要使鐵元素完全沉淀而鋁離子和鎂離子不沉淀，需將Fe²⁺轉化為Fe³⁺，故需要加入H₂O₂；然后調節(jié)4≤pH＜4.2即可將Fe³⁺沉淀而Al³⁺、Mg²⁺不沉淀，調節(jié)pH選用的試劑不能用氧化鐵，因為會引起紅色粉未M的質量偏大；也不能用MgCO₃固體，因為MgCO₃固體過量時會引起所得固體M則質量偏大，故應選用氨水，故答案為：C；D；
②根據Fe（OH）₃的Ksp=C（Fe³⁺）•C³（OH^-）=1.1×10^-36，而pH=4，故C（OH^-）=10^-10mol/L，帶入Ksp=C（Fe³⁺）•C³（OH^-）=1.1×10^-36，計算得C（Fe³⁺）=1.1×10^-6mol/L，
故答案為：1.1×10^-6；
③灼燒完全的標志是物質前后兩次灼燒質量相差不大于0.1g，故答案為：前后兩次灼燒質量相差不大于0.1g；
④最終紅色粉未M為Fe₂O₃，根據10.0g的鐵塊中的鐵元素最終全到了12.0gFe₂O₃中，故鐵原子的質量為：m（Fe）=$\frac{12.0g}{160g/mol}$×2×56gmol=8.4g
故該“鐵塊”的純度=$\frac{8.4g}{10.0g}$×100%=84%；如果對所得過濾固體直接洗滌、烘干、稱量，烘干過程中會引起Fe（OH）₃的分解，故會導致計算結果偏�。�
故答案為：84%；偏��；Fe（OH）₃在烘干過程中會有部分發(fā)生分解反應，質量變�。�

點評 本題綜合考查了鋁熱反應以及亞鐵離子向三價鐵離子的轉化以及離子的沉淀，綜合性較強，難度較大．