Question

7．鋁粉與氧化鐵的混合物叫做鋁熱劑，發(fā)生的反應(yīng)稱為鋁熱反應(yīng)：2Al+Fe₂O₃→2Fe+Al₂O₃，可用于焊接鐵軌．
完成下列計算：
（1）若鋁熱劑中鋁粉和氧化鐵恰好完全反應(yīng)，則該鋁熱劑中鋁的質(zhì)量分數(shù)為0.252或25.2%．（精確到0.001）
（2）將8.1g鋁粉與16g氧化鐵混合后充分反應(yīng)，最多可制得鐵11.2g；將反應(yīng)后的固體混合物加入足量的稀鹽酸中，充分反應(yīng)后最多可生成氫氣0.35mol．
（3）23.52g某鋁熱劑在隔絕空氣的條件下充分反應(yīng)后，將固體溶解于200mL 5mol/L的鹽酸中，完全溶解后溶液中c（H⁺）=0.2mol/L（溶液體積變化忽略不計），且無Fe³⁺．計算該鋁熱劑中鋁粉與氧化鐵的物質(zhì)的量分別是多少？
（4）取某鋁熱劑反應(yīng)后的固體，滴加4mol/L的NaOH溶液，當加至30mL時固體質(zhì)量不再減小，且剩余固體質(zhì)量為7.2g，并收集到672mL的氫氣（標準狀況）．計算原鋁熱劑中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為多少？（精確到0.001）

Answer 1

分析 （1）由2Al+Fe₂O₃═2Fe+Al₂O₃，所以該鋁熱劑中鋁的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{2×27}{2×27+160}×100%$=25.2%；
（2）8.1g鋁粉的物質(zhì)的量為：0.3mol，而16g氧化鐵的物質(zhì)的量為：0.1mol，由2Al+Fe₂O₃═2Fe+Al₂O₃反應(yīng)方程式可知，鋁過量，根據(jù)鐵守恒可知，鐵的物質(zhì)的量為：0.1×2mol=0.2mol，結(jié)合m=nM計算；將反應(yīng)后的固體混合物加入足量的稀鹽酸中，反應(yīng)過程中過量的鋁為：0.3-0.2=0.1mol，根據(jù)得失電子守恒得：氫氣的物質(zhì)的量為：$\frac{0.1×3+0.2×2}{2}$=0.35mol；
（3）鋁熱劑中鋁的物質(zhì)為xmol，氧化鐵的物質(zhì)的量為ymol，由質(zhì)量和氯守恒得$\left\{\begin{array}{l}{27x+160y=23.52g}\\{3x+4y=（5-0.2）×0.2mol}\end{array}\right.$，解之得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.16mol}\\{y=0.12mol}\end{array}\right.$；
（4）鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成n（H₂）=$\frac{672mL×1{0}^{-3}L/mL}{22.4L/mol}$=0.15mol，4mol/L的NaOH溶液，當加至30mL氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：0.12mol，根據(jù)2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑的關(guān)系式知，所以鋁的物質(zhì)的量為：0.1mol，氫氧化鈉過量，所以鋁熱劑的總質(zhì)量為：0.1mol×27g/mol+7.2g=9.9g，計算原鋁熱劑中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{7.2}{9.9}×100%$=74.8%．

解答 解：（1）由2Al+Fe₂O₃═2Fe+Al₂O₃，所以該鋁熱劑中鋁的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{2×27}{2×27+160}×100%$=25.2%，故答案為：0.252或25.2%；
（2）8.1g鋁粉的物質(zhì)的量為：0.3mol，而16g氧化鐵的物質(zhì)的量為：0.1mol，由2Al+Fe₂O₃═2Fe+Al₂O₃反應(yīng)方程式可知，鋁過量，根據(jù)鐵守恒可知，鐵的物質(zhì)的量為：0.1×2mol=0.2mol，結(jié)合m=nM=0.2×56=11.2g；將反應(yīng)后的固體混合物加入足量的稀鹽酸中，反應(yīng)過程中過量的鋁為：0.3-0.2=0.1mol，根據(jù)得失電子守恒得：氫氣的物質(zhì)的量為：$\frac{0.1×3+0.2×2}{2}$=0.35mol，故答案為：11.2；0.35；
（3）鋁熱劑中鋁的物質(zhì)為xmol，氧化鐵的物質(zhì)的量為ymol，由$\left\{\begin{array}{l}{27x+160y=23.52g}\\{3x+4y=（5-0.2）×0.2mol}\end{array}\right.$，解之得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.16mol}\\{y=0.12mol}\end{array}\right.$，答：鋁熱劑中鋁粉與氧化鐵的物質(zhì)的量分別是Al 0.16mol和Fe₂O₃ 0.12mol；
（4）鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成n（H₂）=$\frac{672mL×1{0}^{-3}L/mL}{22.4L/mol}$=0.3mol，4mol/L的NaOH溶液，當加至30mL氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：0.12mol，根據(jù)2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑的關(guān)系式知，所以鋁的物質(zhì)的量為：0.1mol，氫氧化鈉過量，所以鋁熱劑的總質(zhì)量為：0.1mol×27g/mol+7.2g=9.9g，計算原鋁熱劑中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{7.2}{9.9}×100%$=74.8%，答：鋁熱劑中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)為0.748或74.8%．

點評 本題考查了根據(jù)方程式進行計算，（1）中要進行過量計算，然后根據(jù)氫氣的體積計算鋁的質(zhì)量，注意鋁熱劑中鋁的質(zhì)量為①中鋁質(zhì)量的2倍，為易錯點；（2）中要根據(jù)電荷守恒、原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒進行解答，注意守恒思想的正確運用，難度中等．