某同学通过查阅资料得知：铝和氧化铁在高温下反应所得到的熔融物应该是铁铝合金．写出铝和氧化铁在高温下反应的化学方程式：______．设计一个最简单的实

题文

某同学通过查阅资料得知：铝和氧化铁在高温下反应所得到的熔融物应该是铁铝合金．
（1）写出铝和氧化铁在高温下反应的化学方程式：______．
（2）设计一个最简单的实验方案，证明上述所得的熔融物中含有金属铝．写出表示该实验原理的离子方程式：______．
（3）某同学取一定量上述熔融物与过量的且很稀的硝酸充分反应，发现反应过程中无气体放出．在反应结束后的溶液中，逐滴加入4mol/L的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积（mL）与产生的沉淀的物质的量（mol）的关系如图所示．在AB段，有刺激性气味的气体产生．试回答下列问题：
①熔融物与稀硝酸充分反应后，还原产物NH₄NO₃的物质的量为______mol．
②熔融物中金属铝和金属铁的物质的量之比为______．

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）铝与氧化铁在高温条件下生成铁与氧化铝，反应方程式为：Al+Fe₂O₃高温.Fe+Al₂O₃，
故答案为：Al+Fe₂O₃高温.Fe+Al₂O₃；
（2）利用熔融物与氢氧化钠溶液反应生成，有气体生成说明含有Al，反应离子方程式为：2Al+2H₂O+2OH^-=2Al₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2H₂O+2OH^-=2Al₂^-+3H₂↑；
（3）熔融物为铝铁合金，与过量稀HNO₃反应，生成Al³⁺、Fe³⁺、H⁺ 过量且无气体产生，说明NO₃^-被还原为NH₄⁺，即阳离子有H⁺、Al³⁺、Fe³⁺、NH₄⁺．分析图象可知，7 mL NaOH溶液用于中和H⁺，31mL-7mL=24 mL NaOH溶液用于沉淀Al³⁺、Fe³⁺，34 mL-31 mL=3 mL NaOH溶液用于与NH₄⁺反应，36 mL-34 mL=2 mL NaOH溶液用于溶解Al（OH）₃，
①由NH₄⁺+OH^-=NH₃+H₂O可知，n（NH₄⁺）=3×10^-3L×4 mol/L=0.012 mol，故还原产物NH₄NO₃的物质的量为0.012mol，故答案为：0.012mol；
②由Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，n（Al³⁺）=n（Al）=n[Al（OH）₃]=2×10^-3 L×4 mol/L=0.008 mol，用于沉淀Al³⁺ 的NaOH为0.008mol×3=0.024 mol，则n（Fe³⁺ ）=n（Fe）=（0.024L×4 mol/L-0.024mol）÷3=0.024 mol，故n（Al）：n（Fe）=0.008mol：0.024mol=1：3，
故答案为：1：3．

解析

高温.

考点

据考高分专家说，试题“某同学通过查阅资料得知：铝和氧化铁在高温.....”主要考查你对 [物质的量的有关计算 ]考点的理解。

物质的量的有关计算

计算物质的量浓度时应注意的问题:

物质的量浓度是表示溶液组成的一个重要物理量，是高中化学的重要内容之一。应用时要注意以下几方面的问题：
1．注意溶质是什么
对有些特殊情况要注意辨别，不能出错。如SO2、CuSO4·5H2O等溶于水后所得溶液中的溶质分别为 H2SO4和CuSO4，进行有关氨水的浓度计算时以NH3 为溶质来计算等。
2．注意溶液的体积
主要注意两点：一是不能用水的体积代替溶液的体积；二是当题设未给溶液密度时，可将各溶液(一般为稀溶液)的体积相加(如溶液混合、稀释)，认为其和为溶液的总体积；当给出密度时，则需通过密度求溶液的最终体积。
3．注意单位运算
在概念理解及应用中，要注意各物理量的单位．一是各物理量的单位要相互匹配，二是从单位运算人手．能简化解题思路，快速求解。
4．注意溶解度的影响
第一，物质的量浓度适用于表示不饱和及饱和溶液中溶质与溶剂的关系，不适用于过饱和溶液(溶质未溶解完全)；
第二，注意一些典型问题，如Ca(OH)2的溶解度随温度变化情况及气体物质在溶剂中的溶解问题等。
5．注意密度变化规律
在溶液混合和溶液稀释等问题中，在注意溶液体积变化的同时，还要考虑溶液密度的变化对溶质物质的量浓度的影响。如强酸、强碱、盐等溶液的密度随浓度增大而增大；氨水、乙醇等溶液的密度随浓度增大而减小。
6．注意实验情景
在计算溶液配制或溶液稀释等问题中物质的量浓度时，一要注意不能把水的体积当作溶液的体积；二是配制溶液时，要注意容量瓶规格与所需溶液体积的关系。因容量瓶的规格是固定的，所以选用的容量瓶的规格要等于或略大于所需溶液的体积。
7．注意物质与其组成粒子的关系
物质与其组成粒子的物质的量、物质的量浓度之间的关系可以通过电离方程式进行分析。如Na2SO4 溶液中c(Na+)=2c(SO₄^2-)=2c(Na2SO4)。

以物质的量为核心的演绎公式:

1．溶液稀释定律
(1)对于已知质量分数溶液的稀释：稀释前后溶质的质量不变，即：

(2)对于已知物质的量浓度溶液的稀释：稀释前后溶质的物质的量不变，即：
2．物质的量浓度与溶质质量分数的换算
 
3．溶解度S与溶质质量分数ω的换算
 
4．溶解度与饱和溶液物质的量浓度的换算

(2)对于已知物质的量浓度溶液的稀释：稀释前后溶质的物质的量不变，即：
2．物质的量浓度与溶质质量分数的换算
 
3．溶解度S与溶质质量分数ω的换算
 
4．溶解度与饱和溶液物质的量浓度的换算


5．标准状况下气体溶于水后所得溶液的物质的量浓度的计算



式中V为标准状况下气体的体积(L)，V(H2O)为水的体积(L)，ρ为溶液的密度(g·cm^-3)。
6．相对密度(D)的计算及意义两种气体在同温同压下的密度之比即为相对密度，显然，它等于相对分子质量(或摩尔质量)之比，即