专题12 铝热反应——备战2021年高考化学之突破教材实验热点

专题12 铝热反应 1．定义 铝热剂在高温条件下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应，称为铝热反应。 2．反应原理：2Al+ Fe2O32Fe+ Al2O3 注意：①铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物的混合物，金属氧化物可以是：Fe2O3 、FeO、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等。 ②铝热反应的特点是反应放出大量的热，使生成的金属呈液态。 ③要使用没有氧化的铝粉，氧化铁粉末要烘干。 ④KClO3作为引燃剂，也可以用Na2O2代替。实验时可以不用镁条点燃，而用在氯酸钾和白糖的混合物上滴加浓硫酸的方法来点燃。 3．实验装置及实验现象 在实验室按如图所示装置进行铝热反应，实验现象是当外露部分镁条刚刚燃烧完毕时，纸漏斗内混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的烟。纸漏斗被烧破，有红热状的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体（落下的是铁珠）。 4．应用 （1）冶炼某些难熔金属，如：V、Cr、等。 （2）焊接钢轨等大截面钢材部件。 （3）军事上可以制作铝热弹等强杀伤性武器。 粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验： ①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成； ②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L－1盐酸中，得溶液C； ③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B； ④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。 请填空： （1）①中引发铝热反应的实验操作是________，产物中的单质B是________。 （2）②中所发生的各反应的化学方程式是_____________________________________________。 （3）③中所发生的各反应的离子方程式是_____________________________________________。 （4）若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2＋)为__________，c(Fe2＋)为__________。 【答案】（1）加少量KClO3，插上镁条并将其点燃　Fe （2）Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O （3）Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ （4）0.67 mol·L－1　2.3 mol·L－1 【解析】（1）铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应，反应过程中放出大量热，但该反应需要较高的温度才能引发。在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。发生的反应为Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe，所以产物中单质B为Fe。 （2）Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。 （3）混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应，生成Fe单质。C溶液中有反应生成的FeCl3，还有未反应的HCl。发生的离子反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。 （4）假设步骤②用去的20 g固体中，MgO的物质的量为x，则Fe2O3的物质的量也为x，则40 g·mol－1×x＋160 g·mol－1×x＝20 g，解得：x＝0.1 mol。 根据MgO～MgCl2的关系，则溶液中MgCl2的浓度为0.1 mol÷0.15 L≈0.67 mol·L－1。 步骤④说明溶液中没有Fe3＋，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。根据Cl－守恒的关系，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于 ＝0.45 mol，所以，FeCl2的浓度为 ≈2.3 mol·L－1。 1．有关金属冶炼或其原理的说法正确的是（ ） A．给定条件下，Mg(OH)2MgCl2(aq）Mg，物质间转化能一步实现 B．工业上，常用电解熔融AlCl3的方法冶炼金属铝 C．火法炼铜：Cu2S＋O2=2Cu＋SO2，其中Cu2S既作氧化剂又作还原剂 D．铝热法炼铁：2Al＋Fe2O3=2Fe＋Al2O3，反应物刚好完全反应，反应后固体质量增加 【答案】C 【解析】 A．应是电解熔融状态下的MgCl2而不是溶液，A错误； B．AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电，不能通过电解AlCl3得到Al，B错误； C．Cu2S中Cu＋1→0价，S由－2→＋4，化合价升高也有降低，因此既作氧化剂又作还原剂，C正确； D．根据质量守恒，固体质量没有变化，D错误；故选C。 2．现有由氧化铁和铝组成的铝热剂，某实验小组分别进行如下实验：（1