Question

將一包鋁熱劑（鋁粉和氧化鐵的混合物），進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，①向一份鋁熱劑中加入800ml 2mol/L的氫氧化鈉溶液，使其充分反應(yīng)后，收集到的氣體體積為20.16L（S．T．P．）②另一份等質(zhì)量的鋁熱劑在高溫下充分反應(yīng)后，向反應(yīng)后固體中加入2L 2.5mol/L的鹽酸溶液，使固體完全溶解，反應(yīng)后溶液PH=0（假設(shè)過程中溶液體積不變），取少量反應(yīng)后溶液，滴加硫氰化鉀，沒有出現(xiàn)血紅色．完成下列計(jì)算：
（1）計(jì)算該鋁熱劑中鋁與氧化鐵物質(zhì)的量之比？
（2）實(shí)驗(yàn)②產(chǎn)生的氣體的體積是多少？（S．T．P．）

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成n（H₂）=

20.16L

22.4L/mol

=0.9mol，根據(jù)氫氣和氫氧化鈉之間的關(guān)系式知，生成0.9mol氫氣需要n（NaOH）=0.6mol＜2.0mol/L×0.8L=1.6mol，說明鋁完全反應(yīng)，根據(jù)氫氣和鋁的關(guān)系式計(jì)算鋁的物質(zhì)的量；根據(jù)電荷守恒計(jì)算n（Fe ²⁺），求氧化鐵的物質(zhì)的量；
（2）根據(jù)電荷守恒計(jì)算n（Fe ²⁺），根據(jù)氧化鐵和鋁之間的關(guān)系式計(jì)算發(fā)生鋁熱反應(yīng)后固體中的單質(zhì)，再結(jié)合單質(zhì)的物質(zhì)的量計(jì)算生成氫氣體積．

解答： 解：（1）鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成n（H₂）=

20.16L

22.4L/mol

=0.9mol，根據(jù)氫氣和氫氧化鈉之間的關(guān)系式知，生成0.9mol氫氣需要n（NaOH）=0.6mol＜2.0mol/L×0.8L=1.6mol，說明鋁完全反應(yīng)，
設(shè)鋁的質(zhì)量為x，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
54g                    3mol
x                      0.9mol
54g：3mol=x：0.9mol
x=

54g×0.9mol

3mol

=16.2g
所以鋁熱劑中鋁的物質(zhì)的量為0.6mol；
n（Al）=

16.2g

27g/mol

=0.6mol，
根據(jù)電荷守恒得n（H⁺）+2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）=n（Cl^-），
1mol×2L+2×n（Fe²⁺）+3×0.6mol=2.5mol/L×2L
n（Fe²⁺）=

5mol-2mol-1.8mol

2

=0.6mol，
根據(jù)鐵原子守恒得n（Fe₂O₃）=

1

2

n（Fe²⁺）=0.3mol，所以氧化鐵物質(zhì)的量為0.3mol
所以兩者的物質(zhì)的量之比為：0.6mol：0.3mol=2：1，
答：鋁熱劑中鋁與氧化鐵物質(zhì)的量之比2：1；
（2）2Al+Fe₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Fe，根據(jù)鋁熱反應(yīng)方程式知，0.15mol氧化鐵完全反應(yīng)需要n（Al）=0.3mol，所以兩者恰好完全反應(yīng)，根據(jù)鐵原子守恒得n（Fe）=n（Fe²⁺）=0.3mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得生成氫氣體積=0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
答：實(shí)驗(yàn)②產(chǎn)生的氣體的體積是6.72L．

點(diǎn)評：本題考查了根據(jù)方程式進(jìn)行計(jì)算，（1）中要進(jìn)行過量計(jì)算，然后根據(jù)氫氣的體積計(jì)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(cuò)點(diǎn)；（2）中要根據(jù)電荷守恒、原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒進(jìn)行解答，注意守恒思想的正確運(yùn)用，難度中等．