Question

12．為確定某鋁熱劑（含氧化鐵和鋁）的組成，分別進行下列實驗．
（1）若取a g樣品，向其中加入足量的NaOH溶液，測得生成的氣體（標準狀況，下同）體積為b L．樣品中鋁的質(zhì)量是$\frac{9b}{11.2}$g．
（2）若取a g樣品將其點燃，恰好完全反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃氧化鐵與鋁的質(zhì)量比是80：27．
（3）待（2）中反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，加入足量鹽酸，測得生成的氣體體積為c L，該氣體與（1）中所得氣體的體積比c：b=2：3．

Answer 1

分析 （1）氧化鐵和氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，根據(jù)氫氣的體積計算鋁的質(zhì)量；
（2）鋁與氧化鐵在高溫下生成鐵與氧化鋁；由二者恰好反應(yīng)，根據(jù)方程式可知，質(zhì)量之比等于總的相對分子質(zhì)量之比；
（3）由方程式可知，（2）中生成的n（Fe）等于鋁熱劑中n（Al），與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣體積之比等于金屬提供的電子的物質(zhì)的量之比．注意鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵．

解答 （1）氧化鐵和氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，根據(jù)方程式知，鋁的質(zhì)量=$\frac{bL}{22.4L/mol}$×27g/mol=$\frac{9b}{11.2}$g，
故答案為：$\frac{9b}{11.2}$；
（2）鋁與氧化鐵在高溫下生成鐵與氧化鋁，反應(yīng)方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；由二者恰好反應(yīng)，根據(jù)方程式可知，
質(zhì)量之比等于總的相對分子質(zhì)量之比，則樣品中氧化鐵與鋁的質(zhì)量比為（56×2+16×3）：2×27=80：27，
故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，80：27；
（3）由方程式2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃可知，（2）中生成的n（Fe）等于鋁熱劑中n（Al），與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣體積之比等于金屬提供的電子的物質(zhì)的量之比，所以（3）中生成的氫氣與（1）中生成氫氣體積之比c：b=2n（Fe）：3n（Al）=2：3，
故答案為：2：3．

點評 本題考查鋁熱反應(yīng)原理及混合物反應(yīng)的計算，題目難度中等，明確鋁熱反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意鐵與稀鹽酸反應(yīng)生成的是亞鐵離子，為易錯點，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實驗、化學(xué)計算能力．