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1、
實驗16鋁熱反應(yīng)
1.把兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀套在一起,取出內(nèi)層濾紙,在其底部剪一小孔后用水濕潤,再套回原處,并架在鐵圈上,下面放置一盛沙子的蒸發(fā)皿。
2.將5g干燥的氧化鐵粉末和2g鋁粉均勻混合后放入紙漏斗中,在混合物上面加少量氯酸鉀固體,中間插一根用砂紙打磨過的鎂條。
3.用燃著的小木條點燃鎂帶,觀察現(xiàn)象(反應(yīng)時會產(chǎn)生咼溫、發(fā)出強光,觀察時請注意安全不要直視)。
鎂條劇烈燃燒,火花四濺,放出大量的熱;紙漏斗
被燒穿,有灼熱的熔融物落入蒸發(fā)皿中;熔融物冷
卻后,除去外層熔渣,可以看到變?yōu)楹谏蔫F珠
鋁熱反應(yīng)的反應(yīng)物是什么?
鋁粉,氧化鐵
鎂條的作用是什么?
2、KClO3的作用是什么?
引燃,鎂條在空氣中可以燃燒,放熱,提供反應(yīng)所需的高溫條件,KClO3是助燃劑,提供氧氣
紙漏斗為什么要打濕并剪孔?
便于熔融物落下,防止濾紙被燒穿,反應(yīng)容器被破
壞
蒸發(fā)皿盛沙子的原因是?
防止咼溫的熔融物使蒸發(fā)皿炸裂
該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)?
放熱反應(yīng)
承接容器中的沙子能否換成水?
不能,金屬會與水反應(yīng)生成氫氣發(fā)生爆炸或者使水迅速沸騰導(dǎo)致液態(tài)金屬飛濺
(1)鋁熱劑是鋁粉和某些金屬氧化物(FeO、CrO、V0)組成的混合物
342325
(2)鎂條的長度一般為10cm左右(太短燃燒后放出的熱量不夠,太長燃燒時間太長,造成
浪費),并且
3、需要用砂紙打磨,除去表面的氧化膜
(3) 鋁熱反應(yīng)有一定的危險性,一般不允許在家里或者房間里做該實驗,可以選擇室外或者安全的有防火措施的房間進行實驗。
(4) 點燃鎂帶后,要趕快離至適合的距離,實驗者必須戴墨鏡或防強光的設(shè)備觀察實驗現(xiàn)象,以防止被鋁熱反應(yīng)的強光灼傷眼睛。絕對不允許在反應(yīng)物旁觀察反應(yīng)現(xiàn)象。
(5) 嚴格控制藥品的用量
(6) 反應(yīng)結(jié)束后,不可用手去觸碰熔融物(高溫熔融物易燒傷皮膚)不可用水澆滅,應(yīng)等其自然冷卻
1.利用鋁熱反應(yīng)可以焊接鋼軌。下列說法正確的是()
A. 鋁、氧化鋁中鋁元素微粒的半徑r(AW)Vr(Al)
B. 工業(yè)上可用鋁熱反應(yīng)的方法提取鎂
C. 在
4、鋁熱反應(yīng)中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為光能
D. 在鋁熱反應(yīng)中鐵的還原性大于鋁的還原性
【答案】A
【解析】A.鋁離子含有2個電子層,鋁原子含有3個電子層,則微粒的半徑大小為:r(Al3+)Vr(Al),故A正確;B.由于鋁的還原性小于鎂,無法通過鋁熱反應(yīng)提取鎂,工業(yè)上通常采用電解熔融氯化鎂的方法獲得鎂,故B錯誤;C.在鋁熱反應(yīng)中,化學(xué)能除了轉(zhuǎn)化成光能,還轉(zhuǎn)化為熱能等能量,故C錯誤;D.鋁熱反應(yīng)中,被置換出的金屬的還原性必須小于Al的,如鐵的還原性小于鋁的還原性,故D錯誤;故選A。
2.下列關(guān)于鋁熱劑的有關(guān)敘述中正確的是()
A. 利用鋁熱劑的反應(yīng),常用于冶煉高熔點的金屬
B. 氧化鋁和鐵的混
5、合物是鋁熱劑
C. 鋁熱劑發(fā)生的鋁熱反應(yīng)需要用鎂帶和氯酸鉀引燃,所以鋁熱反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
D. 工業(yè)上常用鋁熱反應(yīng)來大量冶煉金屬鐵
【答案】A
【解析】鋁熱反應(yīng)放出大量的熱,利用鋁熱劑的反應(yīng),常用于冶煉高熔點的金屬,故A正確;鋁和氧化鐵的混合物是鋁熱劑,故B錯誤;鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng),故C錯誤;工業(yè)上常用焦炭還原法大量冶煉金屬鐵,故D錯誤。
3.鋁熱反應(yīng)原理可用于焊接鐵軌。下圖是實驗室進行鋁熱反應(yīng)的實驗裝置圖,點燃鎂
條就可以引發(fā)反應(yīng),在反應(yīng)過程中沒有涉及到的化學(xué)反應(yīng)類型是()
A.化合反應(yīng)B.分解反應(yīng)C.置換反應(yīng)D.復(fù)分解反應(yīng)
【答案】D
【解析】A.鎂條在氧氣中燃燒生
6、成氧化鎂,是化合反應(yīng),故A正確;B.氯酸鉀在高溫下分解生成氯化鉀和氧氣,是分解反應(yīng),故B正確;C.鋁與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成鐵和氧化鋁的反應(yīng)是置換反應(yīng),故C正確;D.反應(yīng)過程中沒有涉及到復(fù)分解反應(yīng),故D錯誤;答案為D。
4. 可用鋁熱反應(yīng)冶煉的金屬是()
A.WB.NaC.MgD.Hg
【答案】A
【解析】可用鋁熱反應(yīng)冶煉難溶的金屬,因此可以用冶煉金屬W,答案選A。
5. 下列對鋁熱反應(yīng)的說法錯誤的是()
A. 鋁熱劑中還原劑是鋁粉
B. 鋁熱劑是純凈物
C?鋁與Fe2°3可組成鋁熱劑
D.鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)
【答案】B
6. 唐朝詩人劉禹錫的《浪淘沙》“美人首飾侯王印,
7、盡是沙中浪底來”從中可以得出古人從沙子中得到黃金的方法為()
A.熱還原法B.熱分解法C.重力沉降法D.電解法
【答案】C
7. 用鋁熱法還原下列氧化物,制得金屬各lmol,消耗鋁最少的是()
A.二氧化錳B.三氧化鎢C.三氧化二鉻D.四氧化三鐵
【答案】D
【解析】首先寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式,根據(jù)制得金屬各lmol列比例式求解;或者是根據(jù)lmol鋁失去3mol電子,由電子守恒得,金屬氧化物中金屬化合價最低者消耗的鋁最少。
8.氧化還原反應(yīng)廣泛應(yīng)用于金屬的冶煉。下列說法不正確的是()
A?電解熔融NaCl制取金屬鈉的反應(yīng)中,鈉離子被還原,氯離子被氧化
B.濕法煉銅與火法煉銅的反
8、應(yīng)中,銅元素都發(fā)生還原反應(yīng)
C?用磁鐵礦煉鐵的反應(yīng)中,1mo1Fe3O4被C°還原成Fe,轉(zhuǎn)移9mo1e
D.鋁熱法還原鐵的反應(yīng)中,放出的熱量能使鐵熔化
【答案】C
9.金屬冶煉和處理常涉及氧化還原反應(yīng)。
(1) 由下列物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時采用電解法的是。
a.FeOb.NaClc.CuSd.AlO
23223
(2) 輝銅礦(Cu2S)可用于火法煉銅:Cu2S+O2====:SCu+SO2,該反應(yīng)的氧化劑是
當(dāng)lmol02發(fā)生反應(yīng)時,還原劑所失電子的物質(zhì)的量為mol。
(3) 用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實驗,需要的試劑還有。
a.KClb.KClOc.MnOd.Mg32
9、
書寫出鋁熱反應(yīng)的方程式:。
高溫
(4) 反應(yīng)TiCl+2Mg====2MgCl+Ti在Ar氣氛中進行的理由是:。
42
【答案】(1)bd
(2) O、CuS6
22
(3) bd2Al+FeO=^=AlO+2Fe
2 323
(4) 防止高溫下的Mg(Ti)與空氣中的氧氣(CO2/N2)作用
【解析】(1)活潑金屬米用電解法冶煉,鈉、鋁都是活潑金屬,米用電解熔融態(tài)NaCl、
Al2O3的方法冶煉,故選bd;(2)在該反應(yīng)中,0元素化合價由0降到-2,Cu元素化合價由+1降到0,S元素由-2升高到+4,所以Cu2S和02作氧化劑;氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等,所以當(dāng)
10、有1mol02參與反應(yīng)時S失去6mol電子,則還原劑所失電子的物質(zhì)的量為6mol;
(3)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實驗,需要的試劑還有KClO3作氧化劑,Mg用來引燃混合物,
△高溫
故選bd;鋁熱反應(yīng)的方程式2Al+Fe0===Al0+2Fe;(4)反應(yīng)TiCl+2Mg====2MgCl+Ti在
232342
Ar氣氛中進行的理由是:防止高溫下的Mg(Ti)與空氣中氧氣(匹/叫)作用。
10.鋁熱反應(yīng)是鋁的一個重要性質(zhì),該性質(zhì)用途十分廣泛.“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述:“反應(yīng)放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的光芒”“紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中”.已知:Al、AlO、Fe、
11、FeO的熔點、沸點數(shù)據(jù)如表:
2323
物質(zhì)
Al
AlO
23
Fe
FeO
23
熔點/°c
660
2054
1535
1462
沸點/°c
2467
2980
2750
—
I.(1)某同學(xué)推測,鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金,理由是:該反應(yīng)放出的
熱量使鐵熔化,而鋁的熔點比鐵低,此時液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認為他的解釋
是否合理?(填“合理”或“不合理”)。
(2) 設(shè)計一個簡單的實驗方案,證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁,反應(yīng)的離子方程式為。
(3) 實驗室溶解該熔融物,在下列試劑中最適宜的試劑是(填序號).
A.
12、濃硫酸B.稀硫酸C.稀硝酸D.氫氧化鈉溶液
II.實驗研究發(fā)現(xiàn),硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)時,硝酸的濃度越稀,對應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價越低。某同學(xué)取一定量上述的熔融物與一定量很稀的硝酸充分反應(yīng),反應(yīng)過程中無氣體放出,在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中,逐滴加入6mol?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(zhì)的量(mol)的關(guān)系如圖所示。試回答下列問題:
fi
A
如4244v(NaOH)/mL
|沉淀/md
1)依題意,請寫出熔融物中鐵與該稀的硝酸反應(yīng)的離子方程式:
(2)在BC段,沉淀的物質(zhì)的量沒有變化,則此階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
3)熔融物中鋁元
13、素的物質(zhì)的量為mol。
(4)B點對應(yīng)的沉淀的物質(zhì)的量為mol,A點對應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積為
mL。
【答案】I.(1)合理
(2) 2A1+20H-+2HO===2AlO~+3Hf
222
(3) B
II.(1)8Fe+30H++3N0-===8F?++3NH++9H0
3 42
(2) NH++OH-===NH?HO
4 32
(3) 0.012
(4) 0.04815
【解析】I.(1)鋁的熔點比鐵低,生成鐵和液態(tài)鋁一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金,所以鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金,故解釋合理;鋁與NaOH溶液反應(yīng)生成氣體,反應(yīng)的離子方程式為2Al+
14、2OH-+2H2O===2AlC-+3H2f,(3)A.濃硫酸易使鐵、鋁鈍化,不能使合金溶解,故A錯誤;B.活潑金屬與稀硫酸反應(yīng),熔融物可溶解于稀硫酸中,故B正確;C.稀硝酸與金屬反應(yīng)生成污染性氣體,不是最佳選擇,故C錯誤;D.鐵不與NaOH溶液反應(yīng),不能將熔融物全部溶解,故D錯誤.故選B;I.(1)熔融物與稀硝酸反應(yīng)過程中氣體產(chǎn)生,可推斷出還原產(chǎn)物應(yīng)為NH+,所以鐵與該稀的硝酸反應(yīng)的離子方程式為
4
8Fe+3OH++3NO-===8F?++3NH++9HO;(2)BC段沉淀的質(zhì)量沒有發(fā)生變化,為NHNO和NaOH
34243
反應(yīng),離子方程式為NH++OH-===NH?HO,;(3
15、)CD段發(fā)生的反應(yīng)是Al(OH)+OH-===2AlO-+2HO,432322
n(NaOH)=0.002LX6mol?L-i=0.012mol,則n(Al(OH))=0.012
3
mol,即熔融物中鋁元素的物質(zhì)的量為0.012mol;(4)由8Fe+3OH++3NO-===8F?++3NH++9HO、
342
8A1+30H++3NO-===8Ab++3NH++9HO、NH++OH-===NH?HO可得關(guān)系式8(Fe和Al)?3NH+?
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3OH-,BC段消耗的OH-的物質(zhì)的量為6mol?LtX(42-39)X10-3L=0.018mol,則Fe和Al的物質(zhì)的量之和為0.018molX8/3=0.048mol,所以B點對應(yīng)的沉淀Fe(OH)和Al(OH)的物
33
質(zhì)的量為0.048mol,AB段消耗的氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量為0.048molX3=0.144mol,AB段消耗的氫氧化鈉的體積為0.144mol/6mol?L-i=0.024L=24ml,所以A點對應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積為39-24=15。