Question

鋁粉和氧化鐵粉末的混合物制成的鋁熱劑可用于焊接鋼軌．現(xiàn)取不同質(zhì)量的該鋁熱劑分別和100ml同物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液反應(yīng)，所取鋁熱劑的質(zhì)量與產(chǎn)生氣體的體積關(guān)系如下表（氣體體積均在標準狀況下測定）：

	①	②	③	④
鋁熱劑質(zhì)量/g	5g	10g	15g	20g
氣體體積/L	2.24L	4.48L	6.72L	6.72L

試完成下列計算：
（1）NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度______．
（2）該鋁熱劑中鋁的質(zhì)量分數(shù)______．
（3）20g該鋁熱劑發(fā)生鋁熱反應(yīng)理論上產(chǎn)生鐵的質(zhì)量是多少？（寫出步驟）

Answer 1

解：（1）由③④足數(shù)據(jù)可知，③組中NaOH完全反應(yīng)，③組中氫氣的物質(zhì)的量為=0.3mol，則：
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2 3
n（NaOH） 0.3mol
所以n（NaOH）=0.2mol，故氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為=2mol/L，
故答案為：2mol/L；
（2）①②組金屬Al完全反應(yīng)，由第②足數(shù)據(jù)計算，則：
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2 3
n（Al） =0.2mol
故n（Al）==mol，則m（Al）=mol×27g/mol=3.6g，
故Al的質(zhì)量分數(shù)為×100%=36%，
故答案為：36%；
（3）20g鋁熱劑中：m（Al）=20×36%=7.2g，即 n（Al）==0.267mol，
m（Fe₂O₃）=20-7.2=12.8g，即n（Fe₂O₃）==0.08mol，
由方程式2Al+Fe₂O₃2Fe+Al₂O₃可知，0.08molFe₂O₃完全反應(yīng)需要0.16molAl，故Al過量，F(xiàn)e₂O₃完全反應(yīng)，由鐵元素守恒可知n（Fe）=2n（Fe₂O₃）=0.16mol，故m（Fe）=0.16mol×56g/mol=8.96g，
答：20g該鋁熱劑發(fā)生鋁熱反應(yīng)理論上產(chǎn)生鐵的質(zhì)量是8.96g．
分析：（1）由③④足數(shù)據(jù)可知，③組中NaOH完全反應(yīng)，根據(jù)n=計算氫氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式計算n（NaOH），根據(jù)c=計算氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度；
（2）①②組金屬Al完全反應(yīng)，由第②足數(shù)據(jù)計算，根據(jù)方程式計算Al的質(zhì)量，在利用質(zhì)量分數(shù)定義計算；
（3）計算20g鋁熱劑中Al的質(zhì)量，氧化鐵的質(zhì)量，進行過量計算，根據(jù)不足量的物質(zhì)算生成Fe的質(zhì)量．
點評：本題考查混合物的有關(guān)計算，難度中等，關(guān)鍵是根據(jù)固體質(zhì)量與氣體關(guān)系確定完全反應(yīng)的物質(zhì)，（3）中注意需要進行過量計算．