Question

有鋁和四氧化三鐵組成的鋁熱劑粉末，在隔絕空氣中的條件下引燃，使之充分反應，把所得混合物研細，并分成兩等份，分別投入到過量燒堿溶液和鹽酸中，充分反應后，前者消耗氫氧化鈉mmol，放出標準狀況下的氣體0.672L；后者消耗鹽酸nmol，放出標準狀況下氣體VL。若將等質量的這種鋁熱劑中的鋁粉和足量的稀硫酸反應，可以得到標準狀況下的氣體6.72L。

(1)鋁熱劑中各成分的質量分數。

(2)m、n、V的值各是多少？

Answer 1

（1）

Fe3O4％=1-27.95％=72.05％

（2） m=0.10(mol)

N =0.48(mol)

V =2.688(L)

解析:

題目沒有指明鋁熱劑中鋁粉和四氧化三鐵各自的質量分數，那么鋁粉和四氧化三鐵混合有三種情況：①鋁粉和四氧化三鐵適量，恰好兩者完全反應，反應物無剩余，產物是三氧化二鋁和單質鐵，該混合物投入過量的氫氧化鈉溶液中，鐵跟氫氧化鈉溶液不反應，三氧化二鋁跟氫氧化鈉溶液反應，但是不放出氣體，不合題意；②鋁熱劑中四氧化二鐵過量，反應后的混合物中有三氧化二鋁、鐵和剩余的四氧化三鐵，將其混合物投入過量的氫氧化鈉溶液中，鐵和四氧化三鐵跟氫氧化鈉溶液都不反應，三氧化二鋁跟氫氧化鈉反應，但是不放出氣體，不合題意；③鋁熱劑中鋁粉過量，反應后混合物中有三氧化二鋁和剩余的鋁，將其混合物投入過量的氫氧化鈉溶液中，鐵跟氫氧化鈉不反應，三氧化二鋁和鋁都能跟氫氧化鈉溶液反應，而且鋁在反應時能夠放出氫氣，符合題意。

(1)求鋁熱劑中各成分的質量分數。

設原鋁熱劑中含xg。

2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑

2×27g  3×22.4L

xg  6.72L

2×7∶x=3×22.4∶6.72

解得x=5.4(g)

設鋁熱反應后剩余的鋁為yg。

2Al+2NaOH=2H2O=2NaAlO2+3H2↑

2×27g  3×22.4L

yg  0.672L

2×27∶y=3×22.4∶0.672

解得  y=0.54(g)

故參加鋁熱反應的鋁粉為5.4-0.54×2=4.32(g)

設鋁熱劑中四氧化三鐵的質量為zg

8Al +   3Fe3O4  →  4Al2O3  +  9Fe

8×27g  3×232  4mol    9mol

4.32g   zg  b=0.08mol   c=0.18mol

8×27∶4.32=3×232∶z

解得z=13.92(g)

Fe3O4％=1-27.95％=72.05％

(2)求m、n和V

反應后每份反應后的混合物含鋁0.54g，含鐵0.18／2=0.09(mol)含三氧化二鋁0.08／2=0.04(mol)

Al2O3  +  2NaOH=2NaAlO2+H2O

1mol    2mol

0.04mol 0.08mol

所以m=0.02+0.08=0.10(mol)

2Al  +  6HCl = 2AlCl3  +  3H2↑

2×27g  6mol    3×22.4L

0.54g   0.06mol 0.672L

Fe  +  2HCl  =  FeCl2  +  H2↑

1mol    2mol    22.4L

0.09mol 0.18mol 22.4×0.09L

Al2O3  +  6HCl=2AlCl3+3H2O

1mol    6mol

0.04mol 6×0.04mol

所以n=0.06+0.18+0.24=0.48(mol)

V=0.672+22.4×0.09=2.688(L)

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