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苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 金属的冶炼方法习题
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这是一份苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 金属的冶炼方法习题，共7页。试卷主要包含了下列对铝热反应的说法错误的是等内容，欢迎下载使用。
基础巩固
1.下列成语或谚语中蕴含着一定的化学知识或原理,下列有关说法错误的是( )。
A.百炼成钢——通过反复锤炼,除去铁中部分杂质,使其转化为钢
B.水滴石穿——CO2+H2O+CaCO3Ca(HCO3)2(以大理石为例)
C.恨铁不成钢——钢的性能远优于铁
D.真金不怕火炼——单质金的熔点很高
答案:D
解析:百炼成钢的原理是生铁中的碳在高温下与氧气反应生成二氧化碳,使生铁中的含碳量降低,除去铁中部分杂质,使其转化为钢,A项说法正确;水滴石穿是因为水、二氧化碳与大理石的主要成分碳酸钙反应生成易溶于水的碳酸氢钙,CO2+H2O+CaCO3Ca(HCO3)2,B项说法正确;恨铁不成钢——钢的部分性能远优于铁,C项说法正确;真金不怕火炼这句话的意思是:因为金元素的化学性质稳定,通常在高温条件下也不易与其他物质发生化学反应,且单质金的熔点不是很高,低于铁或铜的熔点,D项说法错误。
2.化学学科的发展对人类文明的进步起到了极为重要的作用。下列认识正确的是( )。
A.铝热反应常用于冶炼某些金属,如K、Ca、Cr、Mn等
B.工业电解熔融态的Al2O3制Al时,加冰晶石的主要作用是提高Al的产量
C.工业上可用电解熔融态的MgO来制备Mg
D.工业上可用空气、Cu、稀硫酸来制备CuSO4
答案:D
解析:铝热反应常用于冶炼还原性比Al弱的金属,故不能冶炼K、Ca等,A项错误;工业冶炼铝时,加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔化温度,节省能源,B项错误;工业上通过电解熔融MgCl2来制备Mg,C项错误;将铜粉放在稀硫酸中,不断通入空气,加热即可生成CuSO4,D项正确。
3.古代炼丹的五金通常是指金、银、铜、铁、锡。下列说法错误的是( )。
A.用焦炭高温还原SnO2可得到Sn
B.用H2还原Fe2O3可得到Fe
C.Cu2S与过量O2共热产物中只含Cu
D.Ag2O直接加热分解可得到Ag
答案:C
解析:根据金属活动性顺序知,可以用高温还原法冶炼Sn,因此用焦炭高温还原SnO2可得到Sn,A项正确;根据金属活动性顺序知,可以用高温还原法冶炼Fe,因此用H2还原Fe2O3可得到Fe,B项正确;铜能够与氧气反应,Cu2S与过量O2共热产物中还含有CuO等,C项错误;银的活动性较差,工业上将Ag2O直接加热分解可得到Ag,D项正确。
4.下列对铝热反应的说法错误的是( )。
A.铝热剂中还原剂是铝粉
B.铝热剂是纯净物
C.铝与Fe2O3可组成铝热剂
D.铝热反应是放热反应
答案:B
解析:Al和Fe2O3可组成铝热剂,属于混合物,其中铝作还原剂,铝热反应是放热反应,故选B。
5.下列各组物质中,均能使Fe2O3还原成单质铁的是( )。
A.CO、O2、H2B.CO、CO2、C
C.CO2、H2O、O2D.Al、C、H2
答案:D
解析:Fe是化学性质较活泼的金属,用强还原剂(如Al、C、H2、CO等)在一定条件下能把铁从其氧化物中还原出来。
6.某化学探究小组成员对“校运会奖牌”的成分进行三种猜想:①由纯金制成,②由金银合金制成,③由黄铜(铜锌合金)制成。为验证他们的猜想,该小组成员取制造这种金牌的材质粉末进行实验。你认为在该粉末中应加入的试剂是( )。
A.CuSO4溶液B.稀硝酸
C.盐酸D.AgNO3溶液
答案:B
解析:只有Zn能与CuSO4溶液、盐酸反应,金、银、铜都不与CuSO4溶液、盐酸反应,A、C项错误;金不能与硝酸反应,银能与硝酸反应,Cu、Zn都能与硝酸反应,且Cu(NO3)2溶液呈蓝色,用稀硝酸可以验证①②③三种猜想,B项正确;金、银都不与AgNO3溶液反应,不能验证①②两种猜想,D项错误。
7.铝的活动性较强,直到18世纪人类才开始将Al从它的化合物中冶炼出来。当时铝的价格十分昂贵,拿破仑的头盔就是用Al制作的,现在还保存在大英博物馆中。下列冶炼铝的方法正确的是( )。
A.Al2O3(熔融)Al
B.Al2O3AlCl3(熔融)Al
C.Al(OH)3Al
D.Al2O3Al
答案:A
解析:H2、CO、C等皆不能将Al(OH)3或Al2O3还原为Al,C、D不正确;AlCl3是共价化合物,熔融后不导电,B不正确。
8.下列关于自然界存在的矿物及对应的冶炼方法错误的是( )。
A.软锰矿(MnO2)精选后可以用铝进行冶炼
B.辉铜矿(Cu2S)精选后在高温下通入空气进行冶炼
C.铝土矿(Al2O3)在熔融条件下加入冰晶石进行冶炼
D.黄铁矿(FeS2)燃烧后的固体可用焦炭进行冶炼
答案:C
解析:电解氧化铝制金属铝时,要加入冰晶石,使氧化铝在较低温度下熔化,C项错误。
9.铁是应用最广泛的金属,自远古时代人类就学会了炼铁,到目前为止,人类研制出了很多炼铁的方法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程,实验装置如下。
(1)写出得到单质铁的化学方程式: 。
(2)实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑,请设计一个实验来验证生成了单质铁: 。
(3)装置末端气球的作用: 。实验结束时,应该先停止加热还是先停止通入CO?原因是什么? 。
答案:(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(2)取少量粉末放入试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体,则证明生成了单质铁(答案合理即可)
(3)收集CO,防止污染空气 先停止加热,防止生成的铁再次被氧化
解析:(2)检验是否生成了单质铁,在反应结束后,待玻璃管内的固体冷却,取少量放入试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体(H2),则证明生成了单质铁。(3)反应结束后,得到的铁还是炽热的,若先停止通入CO,会导致铁又被氧化,所以,应该先停止加热,待玻璃管内的固体冷却后,再停止通入CO。
能力提升
1.工业炼铁是在高炉中进行的,高炉炼铁的主要反应是①2C(焦炭)+O2(空气)2CO,②2Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。在该炼铁工艺中,对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需,其主要原因是( )。
A.CO过量
B.CO与铁矿石接触不充分
C.炼铁高炉的高度不够
D.CO与Fe2O3的反应有一定限度
答案:D
解析:高炉炼铁的反应Fe2O3+3CO2Fe+3CO2为可逆反应,所以对焦炭的实际使用量要远高于按化学方程式计算所需。
2.通常工业上冶炼钼的反应过程为①2MS2+7O22MO3+4SO2,②MO3+2NH3·H2O(NH4)2MO4+H2O,③(NH4)2MO4+2HClH2MO4↓+2NH4Cl,④H2MO4MO3+H2O,⑤用还原剂将MO3还原成金属钼。则下列说法中正确的是( )。
A.MS2煅烧产生的尾气不能直接排放
B.MO3是金属氧化物,也是碱性氧化物
C.H2MO4是一种强酸
D.利用H2、CO和Al分别还原等量的MO3,所消耗还原剂的物质的量之比为2∶2∶3
答案:A
解析:反应①的生成物SO2对环境污染严重,不能直接排放,A项正确;根据②中生成物(NH4)2MO4可知,该化合物属于盐,因此MO3为酸性氧化物,对应的酸是H2MO4,故MO3不属于碱性氧化物,B项错误;根据反应③可知,H2MO4是一种不溶性酸,由HCl发生复分解反应制得,故H2MO4不是强酸,C项错误;1mlH2、1mlCO和1mlAl作还原剂时,失去电子的物质的量分别为2ml、2ml和3ml,还原等量的MO3转移的电子数相同,因此n(H2)∶n(CO)∶n(Al)=3∶3∶2,D项错误。
3.(双选)铝土矿中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法不正确的是( )。
A.①②中除加试剂外,还需要进行过滤操作
B.a、b中铝元素的化合价不相同
C.③中需要通入过量的氨
D.④进行的操作是加热,而且d是氧化铝
答案:BC
解析:加入盐酸,二氧化硅不反应,需要通过过滤操作除去二氧化硅;加入过量的氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀,需要通过过滤操作除去氢氧化铁,A项正确;a溶液中有AlCl3,b溶液中有NaAlO2,a、b中铝元素的化合价均为+3价,B项错误;③中要将偏铝酸根离子转化为氢氧化铝,需通入二氧化碳气体,C项错误;④主要是氢氧化铝受热分解,故进行的操作为加热,D项正确。
4.赤铜矿的主要成分是氧化亚铜(Cu2O),辉铜矿的主要成分是硫化亚铜(Cu2S),将赤铜矿与辉铜矿混合加热有如下反应:Cu2S+2Cu2O6Cu+SO2↑。下列对于该反应的说法中,正确的是( )。
A.该反应中的氧化剂只有Cu2O
B.Cu2S在反应中既是氧化剂又是还原剂
C.Cu既是氧化产物又是还原产物
D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为6∶1
答案:B
解析:反应中,Cu2S和Cu2O中+1价的铜元素得电子生成0价的Cu,所以Cu2S和Cu2O都是氧化剂,A项错误;硫化亚铜中硫元素的化合价升高,铜元素的化合价降低,所以Cu2S在反应中既是氧化剂,又是还原剂,B项正确;反应中,+1价的铜元素得电子生成0价的Cu,所以Cu是还原产物,C项错误;根据Cu2S+2Cu2O6Cu+SO2↑可知,氧化产物和还原产物的物质的量之比是1∶6,D项错误。
5.自然界中钨主要以钨(Ⅵ)酸盐的形式存在。黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、MnWO4)。黑钨矿的传统冶炼工艺流程图如下。
(1)已知上述转化中,除最后一步外,W的化合价未发生变化,则产品C的化学式为 ;如何将其冶炼成单质(用化学方程式表示): 。根据金属的活动性不同,金属的冶炼方法一般有 、 、 三种。
(2)写出第一步转化中“Mn2+MnO2”的离子方程式: 。
答案:(1)WO3 WO3+3H2W+3H2O 热分解法 高温还原法 电解法
(2)2Mn2++O2+4OH-2MnO2+2H2O。
解析:(1)由工艺流程图中各物质的转化关系可知MnO2、Fe2O3进入滤渣,滤液A中含Na+、W,加入浓盐酸后沉淀为H2WO4,煅烧H2WO4得WO3,用氢气还原得W。
(2)根据题中信息可得Mn2+MnO2的离子方程式:2Mn2++O2+4OH-2MnO2+2H2O。
6.某校化学兴趣小组同学为了克服传统铝热反应纸漏斗易燃烧、火星四射等缺点,将实验改成以下装置,取磁性氧化铁在如图A装置中进行铝热反应,冷却后得到“铁块”混合物。
图A
图B
(1)实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引发剂,其原因是 。
(2)该铝热反应的化学方程式为 。
(3)取反应后的“铁块”研碎取样称量,加入如图B装置,滴入足量NaOH溶液充分反应,测量生成气体体积以测量样品中残留铝的百分含量。
试回答下列问题。
①量气管在读数时必须进行的步骤是 。
②取1 g样品进行上述实验,共收集到44.8 mL气体(换算成标准状况),则铝的百分含量为 。
③装置中分液漏斗上端和试管用橡胶管连通,除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外,还可以起到降低实验误差的作用。如果装置没有橡胶管,测出铝的百分含量将会 (填“偏大”或“偏小”)。
答案:(1)蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热
(2)8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe
(3)①冷却至室温和调节量气管使左右液面相平
②3.6% ③偏大
解析:(1)因为把浓硫酸加入蔗糖中发生脱水并放出大量的热,故可作引发剂。
(2)Al还原Fe3O4生成Fe和Al2O3,配平可得化学方程式:8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe。
(3)①因为气体的体积受温度和压强影响,所以量气管在读数时必须进行的步骤是:冷却至室温和调节量气管使左右液面相平。
②根据Al与NaOH溶液反应的化学方程式:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,m(Al)=n(Al)·M(Al)=n(H2)·M(Al)==0.036g,则铝的百分含量为×100%=3.6%。③如果装置没有橡胶管,造成气体读数偏大,则铝的百分含量将会偏大。
基础巩固
1.下列成语或谚语中蕴含着一定的化学知识或原理,下列有关说法错误的是( )。
A.百炼成钢——通过反复锤炼,除去铁中部分杂质,使其转化为钢
B.水滴石穿——CO2+H2O+CaCO3Ca(HCO3)2(以大理石为例)
C.恨铁不成钢——钢的性能远优于铁
D.真金不怕火炼——单质金的熔点很高
答案:D
解析:百炼成钢的原理是生铁中的碳在高温下与氧气反应生成二氧化碳,使生铁中的含碳量降低,除去铁中部分杂质,使其转化为钢,A项说法正确;水滴石穿是因为水、二氧化碳与大理石的主要成分碳酸钙反应生成易溶于水的碳酸氢钙,CO2+H2O+CaCO3Ca(HCO3)2,B项说法正确;恨铁不成钢——钢的部分性能远优于铁,C项说法正确;真金不怕火炼这句话的意思是:因为金元素的化学性质稳定,通常在高温条件下也不易与其他物质发生化学反应,且单质金的熔点不是很高,低于铁或铜的熔点,D项说法错误。
2.化学学科的发展对人类文明的进步起到了极为重要的作用。下列认识正确的是( )。
A.铝热反应常用于冶炼某些金属,如K、Ca、Cr、Mn等
B.工业电解熔融态的Al2O3制Al时,加冰晶石的主要作用是提高Al的产量
C.工业上可用电解熔融态的MgO来制备Mg
D.工业上可用空气、Cu、稀硫酸来制备CuSO4
答案:D
解析:铝热反应常用于冶炼还原性比Al弱的金属,故不能冶炼K、Ca等,A项错误;工业冶炼铝时,加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔化温度,节省能源,B项错误;工业上通过电解熔融MgCl2来制备Mg,C项错误;将铜粉放在稀硫酸中,不断通入空气,加热即可生成CuSO4,D项正确。
3.古代炼丹的五金通常是指金、银、铜、铁、锡。下列说法错误的是( )。
A.用焦炭高温还原SnO2可得到Sn
B.用H2还原Fe2O3可得到Fe
C.Cu2S与过量O2共热产物中只含Cu
D.Ag2O直接加热分解可得到Ag
答案:C
解析:根据金属活动性顺序知,可以用高温还原法冶炼Sn,因此用焦炭高温还原SnO2可得到Sn,A项正确;根据金属活动性顺序知,可以用高温还原法冶炼Fe,因此用H2还原Fe2O3可得到Fe,B项正确;铜能够与氧气反应,Cu2S与过量O2共热产物中还含有CuO等,C项错误;银的活动性较差,工业上将Ag2O直接加热分解可得到Ag,D项正确。
4.下列对铝热反应的说法错误的是( )。
A.铝热剂中还原剂是铝粉
B.铝热剂是纯净物
C.铝与Fe2O3可组成铝热剂
D.铝热反应是放热反应
答案:B
解析:Al和Fe2O3可组成铝热剂,属于混合物,其中铝作还原剂,铝热反应是放热反应,故选B。
5.下列各组物质中,均能使Fe2O3还原成单质铁的是( )。
A.CO、O2、H2B.CO、CO2、C
C.CO2、H2O、O2D.Al、C、H2
答案:D
解析:Fe是化学性质较活泼的金属,用强还原剂(如Al、C、H2、CO等)在一定条件下能把铁从其氧化物中还原出来。
6.某化学探究小组成员对“校运会奖牌”的成分进行三种猜想:①由纯金制成,②由金银合金制成,③由黄铜(铜锌合金)制成。为验证他们的猜想,该小组成员取制造这种金牌的材质粉末进行实验。你认为在该粉末中应加入的试剂是( )。
A.CuSO4溶液B.稀硝酸
C.盐酸D.AgNO3溶液
答案:B
解析:只有Zn能与CuSO4溶液、盐酸反应,金、银、铜都不与CuSO4溶液、盐酸反应,A、C项错误;金不能与硝酸反应,银能与硝酸反应,Cu、Zn都能与硝酸反应,且Cu(NO3)2溶液呈蓝色,用稀硝酸可以验证①②③三种猜想,B项正确;金、银都不与AgNO3溶液反应,不能验证①②两种猜想,D项错误。
7.铝的活动性较强,直到18世纪人类才开始将Al从它的化合物中冶炼出来。当时铝的价格十分昂贵,拿破仑的头盔就是用Al制作的,现在还保存在大英博物馆中。下列冶炼铝的方法正确的是( )。
A.Al2O3(熔融)Al
B.Al2O3AlCl3(熔融)Al
C.Al(OH)3Al
D.Al2O3Al
答案:A
解析:H2、CO、C等皆不能将Al(OH)3或Al2O3还原为Al,C、D不正确;AlCl3是共价化合物,熔融后不导电,B不正确。
8.下列关于自然界存在的矿物及对应的冶炼方法错误的是( )。
A.软锰矿(MnO2)精选后可以用铝进行冶炼
B.辉铜矿(Cu2S)精选后在高温下通入空气进行冶炼
C.铝土矿(Al2O3)在熔融条件下加入冰晶石进行冶炼
D.黄铁矿(FeS2)燃烧后的固体可用焦炭进行冶炼
答案:C
解析:电解氧化铝制金属铝时,要加入冰晶石,使氧化铝在较低温度下熔化,C项错误。
9.铁是应用最广泛的金属,自远古时代人类就学会了炼铁,到目前为止,人类研制出了很多炼铁的方法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程,实验装置如下。
(1)写出得到单质铁的化学方程式: 。
(2)实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑,请设计一个实验来验证生成了单质铁: 。
(3)装置末端气球的作用: 。实验结束时,应该先停止加热还是先停止通入CO?原因是什么? 。
答案:(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(2)取少量粉末放入试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体,则证明生成了单质铁(答案合理即可)
(3)收集CO,防止污染空气 先停止加热,防止生成的铁再次被氧化
解析:(2)检验是否生成了单质铁,在反应结束后,待玻璃管内的固体冷却,取少量放入试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体(H2),则证明生成了单质铁。(3)反应结束后,得到的铁还是炽热的,若先停止通入CO,会导致铁又被氧化,所以,应该先停止加热,待玻璃管内的固体冷却后,再停止通入CO。
能力提升
1.工业炼铁是在高炉中进行的,高炉炼铁的主要反应是①2C(焦炭)+O2(空气)2CO,②2Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。在该炼铁工艺中,对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需,其主要原因是( )。
A.CO过量
B.CO与铁矿石接触不充分
C.炼铁高炉的高度不够
D.CO与Fe2O3的反应有一定限度
答案:D
解析:高炉炼铁的反应Fe2O3+3CO2Fe+3CO2为可逆反应,所以对焦炭的实际使用量要远高于按化学方程式计算所需。
2.通常工业上冶炼钼的反应过程为①2MS2+7O22MO3+4SO2,②MO3+2NH3·H2O(NH4)2MO4+H2O,③(NH4)2MO4+2HClH2MO4↓+2NH4Cl,④H2MO4MO3+H2O,⑤用还原剂将MO3还原成金属钼。则下列说法中正确的是( )。
A.MS2煅烧产生的尾气不能直接排放
B.MO3是金属氧化物,也是碱性氧化物
C.H2MO4是一种强酸
D.利用H2、CO和Al分别还原等量的MO3,所消耗还原剂的物质的量之比为2∶2∶3
答案:A
解析:反应①的生成物SO2对环境污染严重,不能直接排放,A项正确;根据②中生成物(NH4)2MO4可知,该化合物属于盐,因此MO3为酸性氧化物,对应的酸是H2MO4,故MO3不属于碱性氧化物,B项错误;根据反应③可知,H2MO4是一种不溶性酸,由HCl发生复分解反应制得,故H2MO4不是强酸,C项错误;1mlH2、1mlCO和1mlAl作还原剂时,失去电子的物质的量分别为2ml、2ml和3ml,还原等量的MO3转移的电子数相同,因此n(H2)∶n(CO)∶n(Al)=3∶3∶2,D项错误。
3.(双选)铝土矿中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法不正确的是( )。
A.①②中除加试剂外,还需要进行过滤操作
B.a、b中铝元素的化合价不相同
C.③中需要通入过量的氨
D.④进行的操作是加热,而且d是氧化铝
答案:BC
解析:加入盐酸,二氧化硅不反应,需要通过过滤操作除去二氧化硅;加入过量的氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀,需要通过过滤操作除去氢氧化铁,A项正确;a溶液中有AlCl3,b溶液中有NaAlO2,a、b中铝元素的化合价均为+3价,B项错误;③中要将偏铝酸根离子转化为氢氧化铝,需通入二氧化碳气体,C项错误;④主要是氢氧化铝受热分解,故进行的操作为加热,D项正确。
4.赤铜矿的主要成分是氧化亚铜(Cu2O),辉铜矿的主要成分是硫化亚铜(Cu2S),将赤铜矿与辉铜矿混合加热有如下反应:Cu2S+2Cu2O6Cu+SO2↑。下列对于该反应的说法中,正确的是( )。
A.该反应中的氧化剂只有Cu2O
B.Cu2S在反应中既是氧化剂又是还原剂
C.Cu既是氧化产物又是还原产物
D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为6∶1
答案:B
解析:反应中,Cu2S和Cu2O中+1价的铜元素得电子生成0价的Cu,所以Cu2S和Cu2O都是氧化剂,A项错误;硫化亚铜中硫元素的化合价升高,铜元素的化合价降低,所以Cu2S在反应中既是氧化剂,又是还原剂,B项正确;反应中,+1价的铜元素得电子生成0价的Cu,所以Cu是还原产物,C项错误;根据Cu2S+2Cu2O6Cu+SO2↑可知,氧化产物和还原产物的物质的量之比是1∶6,D项错误。
5.自然界中钨主要以钨(Ⅵ)酸盐的形式存在。黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、MnWO4)。黑钨矿的传统冶炼工艺流程图如下。
(1)已知上述转化中,除最后一步外,W的化合价未发生变化,则产品C的化学式为 ;如何将其冶炼成单质(用化学方程式表示): 。根据金属的活动性不同,金属的冶炼方法一般有 、 、 三种。
(2)写出第一步转化中“Mn2+MnO2”的离子方程式: 。
答案:(1)WO3 WO3+3H2W+3H2O 热分解法 高温还原法 电解法
(2)2Mn2++O2+4OH-2MnO2+2H2O。
解析:(1)由工艺流程图中各物质的转化关系可知MnO2、Fe2O3进入滤渣,滤液A中含Na+、W,加入浓盐酸后沉淀为H2WO4,煅烧H2WO4得WO3,用氢气还原得W。
(2)根据题中信息可得Mn2+MnO2的离子方程式:2Mn2++O2+4OH-2MnO2+2H2O。
6.某校化学兴趣小组同学为了克服传统铝热反应纸漏斗易燃烧、火星四射等缺点,将实验改成以下装置,取磁性氧化铁在如图A装置中进行铝热反应,冷却后得到“铁块”混合物。
图A
图B
(1)实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引发剂,其原因是 。
(2)该铝热反应的化学方程式为 。
(3)取反应后的“铁块”研碎取样称量,加入如图B装置,滴入足量NaOH溶液充分反应,测量生成气体体积以测量样品中残留铝的百分含量。
试回答下列问题。
①量气管在读数时必须进行的步骤是 。
②取1 g样品进行上述实验,共收集到44.8 mL气体(换算成标准状况),则铝的百分含量为 。
③装置中分液漏斗上端和试管用橡胶管连通,除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外,还可以起到降低实验误差的作用。如果装置没有橡胶管,测出铝的百分含量将会 (填“偏大”或“偏小”)。
答案:(1)蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热
(2)8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe
(3)①冷却至室温和调节量气管使左右液面相平
②3.6% ③偏大
解析:(1)因为把浓硫酸加入蔗糖中发生脱水并放出大量的热,故可作引发剂。
(2)Al还原Fe3O4生成Fe和Al2O3,配平可得化学方程式:8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe。
(3)①因为气体的体积受温度和压强影响,所以量气管在读数时必须进行的步骤是:冷却至室温和调节量气管使左右液面相平。
②根据Al与NaOH溶液反应的化学方程式:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,m(Al)=n(Al)·M(Al)=n(H2)·M(Al)==0.036g,则铝的百分含量为×100%=3.6%。③如果装置没有橡胶管,造成气体读数偏大,则铝的百分含量将会偏大。
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