Question

【題目】鋁粉與氧化鐵的混合物叫做鋁熱劑，發生的反應稱為鋁熱反應：2Al+Fe2O3→2Fe+Al 2O3，可用于焊接鐵軌。完成下列計算：

（1）若鋁熱劑中鋁粉和氧化鐵恰好完全反應，則該鋁熱劑中鋁的質量分數為___。（精確到0.001）

（2）將8.1g鋁粉與16g氧化鐵混合后充分反應，最多可制得鐵___g；將反應后的固體混合物加入足量的稀鹽酸中，充分反應后最多可生成氫氣____mol。

（3）23.52g某鋁熱劑在隔絕空氣的條件下充分反應后，將固體溶解于200 mL5 mol/L的鹽酸中，完全溶解后溶液中c(H+)=0.2mol/L（溶液體積變化忽略不計），且無Fe3+。計算該鋁熱劑中鋁粉與氧化鐵的物質的量分別是多少？___、___。

（4）取某鋁熱劑反應后的固體，滴加4mol/L的NaOH溶液，當加至30mL時固體質量不再減小，且剩余固體質量為7.2g，并收集到672 mL的氫氣（標準狀況）。計算原鋁熱劑中氧化鐵的質量分數為多少？（精確到0.001）____

Answer 1

【答案】0.252或25.2% 11.2 0.35 0.16mol 0.12mol 76%

【解析】

（1）若鋁熱劑中鋁粉和氧化鐵恰好完全反應，2Al+Fe2O3→2Fe+Al 2O3，則鋁與氧化鐵的物質的量之比2:1，據此計算；

（2）計算鋁粉和氧化鐵的物質的量，再根據方程式計算；

（3）利用守恒法計算；

（4）根據Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑計算。

（1）根據方程式2Al+Fe2O3→2Fe+Al 2O3，若鋁熱劑中鋁粉和氧化鐵恰好完全反應，則鋁粉與氧化鐵物質的量之比2:1混合，鋁的質量分數為=0.252或25.2%；

答案：0.252或25.2%；

（2）n（Al）==0.3mol，n（Fe2O3）==0.1mol；

2Al+ Fe2O3→ 2Fe+ Al 2O3

2mol 1mol 2mol 1mol

0.3mol 0.1mol n（Fe）

得鋁粉過量0.3mol-0.2mol=0.1mol n（Fe）=0.2mol m(Fe)=0.2mol×56g/mol=11.2g；

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

2mol 3mol

0.1mol 0.15mol

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

1mol 1mol

0.2mol 0.2mol

得氫氣n（H2）=0.15mol+0.2mol=0.35mol；

答案：11.2 0.35；

（3）反應后的溶液中沒有Fe3+,說明恰好完全反應或者是鋁粉過量。設鋁粉物質的量為xmol，氧化鐵為ymol；

根據總質量列方程：27x+160y=23.52g ①

根據最終反應后的溶液中，電荷守恒列方程式：3x+2y×2+0.2mol/L×0.2L=5mol/L×0.2L ②

由①②聯立可得：x=0.16mol、y=0.12mol；

答案：0.16mol 0.12mol；

（4）反應后的固體加入NaOH中有氣體生成，說明反應后的固體中有Al，則氧化物沒有剩余，則與NaOH反應剩余的固體是鐵。鋁和氫氧化鈉溶液反應生成n（H2）==0.3mol，4mol/L的NaOH溶液，當加至30mL氫氧化鈉的物質的量為：0.12mol，根據2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O的關系式知，原鋁熱劑中鋁的總物質的量為：0.12mol；剩余7.2g為Fe，Fe2O3的質量為10.29g，計算原鋁熱劑中氧化鐵的質量分數為=76%；

答案：76%。