Question

5．鋁熱反應是鋁的一個重要性質(zhì)．某校化學興趣小組同學為了克服傳統(tǒng)鋁熱反應紙漏斗易燃燒，火星四射等缺點，將實臉改成以下裝置，取磁性氧化鐵在如圖A實驗進行鋁熱反應，冷卻后補到“鐵塊”混合物．

（1）實驗中可以用蔗糖和濃硫酸代替鎂條作引火劑，共原因是蔗糖在濃硫酸中脫水并放出大量的熱．
（2）該鋁熱反應的化學方程式為8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe．
（3）取反應后的“鐵塊”研碎取樣稱量，加入如圖B裝置，滴入足量NaOH溶液充分反應，測量生成氣體體積以測量樣品中殘留鋁的百分含量．試回答下列問題：
①量氣管的量具部分是一個中學實驗常見量具改裝而成，該儀器的名稱為堿式滴定管．
②量氣管在讀數(shù)時必須進行的步驟是冷卻至常溫和調(diào)節(jié)量氣管使左右液面相平．
③取1g樣品進行上述實驗，共收集到44.8mL氣體（換算成標準狀況下），則鋁的百分含量為3.6%．
④裝置中分液漏斗上端和燒瓶用橡膠管連通，除了可以平衡壓強讓液體順利滴入試管之外，還可以起到降低實驗誤差的作用．如果裝置沒有橡膠管，測出鋁的百分含量將會偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）濃硫酸具有脫水性，并放出熱；
（2）Al還原Fe₃O₄生成Fe和Al₂O₃，結合質(zhì)量守恒定律分析；
（3）滴入足量NaOH溶液充分反應，測量生成氣休體積以測量樣品中殘留鋁的百分含量，由圖可知，量氣管測定氫氣的體積，讀數(shù)時調(diào)節(jié)內(nèi)外液面相平，可利用滴定管代替量氣管，結合2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑計算含量，如果裝置沒有橡膠管，燒瓶內(nèi)壓強增大，造成氣體讀數(shù)偏大，以此來解答．

解答 解：（1）因為把濃硫酸加入到蔗糖中發(fā)生脫水并放出大量的熱，可作引火劑，故答案為：蔗糖在濃硫酸中脫水并放出大量的熱；
（2）Al還原Fe₃O₄生成Fe和Al₂O₃，由原子守恒可得化學方程式為8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，故答案為：8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe；
（3）滴入足量NaOH溶液充分反應，測量生成氣休體積以測量樣品中殘留鋁的百分含量，由圖可知，量氣管測定氫氣的體積，
①因為該儀器盛放NaOH溶液，所以由堿式滴定管改裝而成，故答案為：堿式滴定管；
②因為氣體的體積受溫度和壓強影響，所以量氣管在讀數(shù)時必須進行的步驟是：冷卻至常溫和調(diào)節(jié)量氣管使左右液面相平，故答案為：冷卻至常溫和調(diào)節(jié)量氣管使左右液面相平；
③根據(jù)Al與NaOH溶液反應的化學方程式：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，m（Al）=n（Al）×27g/mol=$\frac{2}{3}$3n（H₂）×27g/mol=$\frac{2}{3}$×0.0448L÷22.4L/mol×27g/mol=0.036g，則鋁的百分含量為$\frac{0.036g}{1g}$×100%=3.6%，故答案為：3.6%；
④如果裝置沒有橡膠管，燒瓶內(nèi)壓強增大，造成氣體讀數(shù)偏大，則鋁的百分含量將會偏大，故答案為：偏大．

點評 本題以鋁熱反應為載體考查物質(zhì)含量測定，為高頻考點，把握反應原理、氣體的測定裝置為解答的關鍵，側重分析與計算、實驗能力的綜合考查，題目難度不大．