Question

【題目】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

【答案】2：1 13.44L

【解析】

（1）、鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成n(H2)＝＝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(shuō)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。

（1）、鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成n(H2)＝＝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(shuō)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＝＝16.2g

n(Al)＝＝0.6mol，

所以鋁熱劑中鋁的物質(zhì)的量為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+)＝＝0.6mol，

根據(jù)鐵原子守恒得n(Fe2O3)＝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，故答案為：2：1；

（2）、2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe，根據(jù)鋁熱反應(yīng)方程式知，0.3mol氧化鐵完全反應(yīng)需要n（Al）＝0.6mol，所以兩者恰好完全反應(yīng)，根據(jù)鐵原子守恒得n(Fe)＝n(Fe2+)＝0.6mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得生成氫氣體積＝0.6mol×22.4L/mol＝13.44L，故答案為：13.44L。