2019高一化學(xué) 實(shí)驗(yàn)16 鋁熱反應(yīng)學(xué)案

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1、 實(shí)驗(yàn)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(diǎn)燃鎂帶，觀察現(xiàn)象（反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生咼溫、發(fā)出強(qiáng)光，觀察時(shí)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(huì)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(shí)間太長，造成 浪費(fèi)），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(xiǎn)性，一般不允許在家里或者房間里做該實(shí)驗(yàn)，可以選擇室外或者安全的有防火措施的房間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 (4) 點(diǎn)燃鎂帶后，要趕快離至適合的距離，實(shí)驗(yàn)者必須戴墨鏡或防強(qiáng)光的設(shè)備觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以防止被鋁熱反應(yīng)的強(qiáng)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(yán)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(gè)電子層，鋁原子含有3個(gè)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(cuò)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(cuò)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(cuò)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(diǎn)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(diǎn)的金屬，故A正確；鋁和氧化鐵的混合物是鋁熱劑，故B錯(cuò)誤；鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；工業(yè)上常用焦炭還原法大量冶煉金屬鐵，故D錯(cuò)誤。 3．鋁熱反應(yīng)原理可用于焊接鐵軌。下圖是實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，點(diǎn)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(cuò)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(cuò)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(jià)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(shí)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(shí)，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(shí)驗(yàn)，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(jìn)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(jià)由0降到-2,Cu元素化合價(jià)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(shí)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(shí)驗(yàn)，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(jìn)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(gè)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(diǎn)、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如表： 2323 物質(zhì) Al AlO 23 Fe FeO 23 熔點(diǎn)/°c 660 2054 1535 1462 沸點(diǎn)/°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(diǎn)比鐵低，此時(shí)液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認(rèn)為他的解釋 是否合理？(填“合理”或“不合理”)。 (2) 設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室溶解該熔融物，在下列試劑中最適宜的試劑是(填序號(hào)). A.

12、濃硫酸B.稀硫酸C.稀硝酸D.氫氧化鈉溶液 II.實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，硝酸的濃度越稀，對應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)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(diǎn)對應(yīng)的沉淀的物質(zhì)的量為mol，A點(diǎn)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(diǎn)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(cuò)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(cuò)誤；D.鐵不與NaOH溶液反應(yīng)，不能將熔融物全部溶解，故D錯(cuò)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+? 3424324 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(diǎn)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(diǎn)對應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積為39-24=15。