Question

現(xiàn)有一包鋁熱劑是鋁粉和氧化鐵粉末的混合物，在高溫下使之充分反應(yīng)，將反應(yīng)后的固體分為兩等份，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（計(jì)算pH時(shí)假定溶液體積沒(méi)有變化）
①向其中一份固體中加入100 mL 2.0 mol?L^-1的NaOH溶液，加熱使其充分反應(yīng)后過(guò)濾，測(cè)得濾液C（OH^-）=1mol/L．
②向另一份固體中加入140 mL 4.0 mol?L^-1的HCl溶液，使固體全部溶解，測(cè)得反應(yīng)后所得溶液中只有H⁺、Fe²⁺和Al³⁺ 三種陽(yáng)離子且C（H⁺）=0.1mol/L．
（1）計(jì)算這包鋁熱劑中鋁的質(zhì)量和氧化鐵的質(zhì)量；
（2）計(jì)算實(shí)驗(yàn)②產(chǎn)生氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：

分析：①反應(yīng)后溶液顯堿性，說(shuō)明溶液中元素Al都以AlO₂^-形式存在，F(xiàn)e及其氧化物和堿不反應(yīng)，則溶液里的物質(zhì)就是NaAlO₂、NaOH，其中OH^-濃度是1mol/L，則根據(jù)鈉離子守恒可知，AlO₂^-的物質(zhì)的量就是0.1mol；
②反應(yīng)后pH=0，則氫離子的物質(zhì)的量是0.14mol，由①可知，在第二個(gè)反應(yīng)中Al³⁺的物質(zhì)的量是0.1mol，氯離子的物質(zhì)的量是0.56mol，所以亞鐵離子的物質(zhì)的量是（0.56-0.14-0.1×3）mol×

1

2

=0.06mol；
根據(jù)反應(yīng)式2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃可知，反應(yīng)后每一份中單質(zhì)鐵的物質(zhì)的量是0.06mol，反應(yīng)后每一份中單質(zhì)鋁的物質(zhì)的量是0.1mol-0.06mol=0.04mol，所以Al再和鹽酸的反應(yīng)生成的氫氣，據(jù)此解答．

解答： 解：①反應(yīng)后溶液顯堿性，說(shuō)明溶液中元素Al都以AlO₂^-形式存在，F(xiàn)e及其氧化物和堿不反應(yīng)，則溶液里的物質(zhì)就是NaAlO₂、NaOH，其中OH^-濃度是1mol/L，則根據(jù)鈉離子守恒可知，n（AlO₂^-）=n_總（NaOH）-n_{反應(yīng)后溶液}（OH^-）=0.1L×（2.0 mol?L^-1-1.0 mol?L^-1）=0.1 mol，
②反應(yīng)后pH=0，則氫離子的物質(zhì)的量=1mol/L×0.14L=0.14mol，由①可知，在第二個(gè)反應(yīng)中Al³⁺的物質(zhì)的量是0.1mol，氯離子的物質(zhì)的量=4mol/L×0.14L=0.56mol，所以亞鐵離子的物質(zhì)的量是（0.56-0.14-0.1×3）mol×

1

2

=0.06mol；
根據(jù)反應(yīng)式2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃可知，反應(yīng)后每一份中單質(zhì)鐵的物質(zhì)的量是0.06mol，反應(yīng)后每一份中單質(zhì)鋁的物質(zhì)的量是0.1mol-0.06mol=0.04mol，所以Al再和鹽酸的反應(yīng)生成的氫氣，
（1）由Al元素守恒可知，每份鋁熱劑中n（Al）=n（AlO₂^-）=0.1mol，故整包鋁熱劑中m（Al）=0.1mol×2×27g/mol=5.4g，由Fe元素守恒可知，每份鋁熱劑中n（Fe₂O₃）=

1

2

n（Fe²⁺），故整包鋁熱劑中n（Fe₂O₃）=0.06mol×

1

2

×2=0.06mol，故整包鋁熱劑中m（Fe₂O₃）=0.06mol×160g/mol=9.6g，
答：這包鋁熱劑中鋁的質(zhì)量和氧化鐵的質(zhì)量分別是5.4g、9.6g．
（2）反應(yīng)后每一份中單質(zhì)鐵的物質(zhì)的量是0.06mol，反應(yīng)后每一份中單質(zhì)鋁的物質(zhì)的量是0.1mol-0.06mol=0.04mol，F(xiàn)e、Al再和鹽酸的反應(yīng)生成的氫氣，
2Al～3H₂↑，F(xiàn)e～H₂↑，
0.04mol 0.06mol 0.06mol 0.06mol
實(shí)驗(yàn)②產(chǎn)生氣體的體積V=nVm=0.06mol×2×22.4L/mol=2.688L，答：實(shí)驗(yàn)②產(chǎn)生氣體的體積是2.688L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物計(jì)算、鋁熱反應(yīng)、金屬溶于酸堿的有關(guān)計(jì)算等，該題難度較大題，既要根據(jù)電荷守恒，計(jì)算離子的濃度，還要判斷鋁熱反應(yīng)中反應(yīng)物的過(guò)量問(wèn)題，對(duì)學(xué)生的思維能力和審題能力都提出了較高的要．