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(zhì)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(zhì)量分數(shù)。
(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)

題目沒有指明鋁熱劑中鋁粉和四氧化三鐵各自的質(zhì)量分數(shù)，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(chǎn)物是三氧化二鋁和單質(zhì)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(zhì)量分數(shù)。
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(zhì)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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