Question

鈉、鎂、鋁、鐵等金屬在日常生活、工業生產、航天事業中有著廣泛的用途．
（1）4.8gAl在空氣中放置一段時間之后，質量變為5.28g，則未發生變化的鋁的質量為

 

g．
（2）向10mL 0.2mol/L的氯化鋁溶液中逐滴加入未知濃度的氫氧化鋇溶液，測得滴加10mL與滴加30mL時所得沉淀一樣多．求氫氧化鋇溶液的物質的量濃度．
（3）將鎂、鋁合金6.3g混合物加入到某濃度的硝酸中，產生標況下的氣體8.96L（假設反應過程中還原產物是NO和NO₂的混合氣體），向所得溶液中加入氨水至沉淀達到最大量，沉淀干燥后測得的質量比原合金的質量增加10.2g，計算還原產物中NO和NO₂的物質的量之比．
（4）現有一包鋁熱劑是鋁粉和氧化鐵粉末的混合物，在高溫下使之充分反應，將反應后的固體分為兩等份，進行如下實驗（計算pH時假定溶液體積沒有變化）：①向其中一份固體中加入50mL 3.0mol/L的NaOH溶液，加熱使其充分反應后過濾，測得濾液的c（OH^-）為1.0mol/L；②向另一份固體中加入100mL 4.0mol/L的HCl溶液，使固體全部溶解，測得反應后所得溶液中只有H⁺、Fe²⁺和Al³⁺三種陽離子且c（H⁺）為0.2mol/L，計算這包鋁熱劑中鋁的質量和氧化鐵的質量．

Answer 1

分析：（1）根據鋁和氧氣的關系利用差量法計算；
（2）向氯化鋁溶液中逐滴加入氫氧化鋇溶液時發生的離子反應方程式為：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+H₂O，根據物質之間的關系式計算；
（3）根據金屬的質量、轉化為沉淀時固體增加的質量計算鎂、鋁的物質的量，再根據氧化還原反應中得失電子相似計算一氧化氮和二氧化碳的物質的量之比；
（4）根據題意①知，氫氧化鈉過量，根據反應的氫氧化鈉計算偏鋁酸鈉的物質的量，再根據鋁原子守恒計算鋁的質量；
②溶液呈酸性，說明溶液中鹽酸過量，根據①知，鋁離子的物質的量，再根據電荷守恒計算鐵離子的物質的量，根據質量公式計算氧化鐵的質量．

解答：解：（1）鋁和氧氣的反應方程式為4Al+3O₂=2Al₂O₃，根據方程式知，固體增加的質量就是氧氣的質量，
設未參加反應的鋁的質量為ag，則參加反應的鋁的質量為（4.8-a）g
4Al+3O₂=2Al₂O₃  固體質量增加
108             96
（4.8-a）g      （5.28-4.8）g  
108：96=（4.8-a）g：（5.28-4.8）g  
9：8=（4.8-a）：0.48，
a=4.26g，
故答案為：4.26g；
（2）n（AlCl₃）=0.2mol/L×0.01L=0.002mol，
設氫氧化鋇的物質的量濃度為x，
2AlCl₃+3Ba（OH）₂=2Al（OH）₃↓+3BaCl₂
2        3         2      
        0.01xmol 

0.01x×2

3

mol
根據鋁原子守恒知，當完全轉化為氫氧化鋁沉淀時，n（[Al（OH）₃]=n（AlCl₃）=0.002mol，
根據2AlCl₃+3Ba（OH）₂=2Al（OH）₃↓+3BaCl₂知，完全沉淀時需要n[Ba（OH）₂]=

0.002mol

2

×3=0.003mol，
根據題意知，與氫氧化鋁反應的氫氧化鋇的物質的量=（0.03x-0.003）mol，
根據2Al（OH）₃+Ba（OH）₂=Ba（AlO₂）₂+4H₂O可知，生成偏鋁酸鋇需要n[Al（OH）₃]=2n[Ba（OH）₂]=2（0.03x-0.003）mol，
根據鋁原子守恒得剩余n[Al（OH）₃]=0.002mol-2（0.03x-0.003）mol，
測得滴加10mL與滴加30mL所得沉淀同樣多，所以

0.02x

3

mol=0.002mol-2（0.03x-0.003）mol，
x=0.12mol/L，
答：氫氧化鋇的物質的量濃度為0.12 mol/L；
（3）鎂、鋁最后轉化為沉淀氫氧化鎂和氫氧化鋁，固體增大的質量是氫氧根離子的質量，則氫氧根離子的物質的量=

10.2g

17g/mol

=0.6mol，
設鎂的物質的量為xmol，鋁的物質的量為ymol，根據金屬單質的質量、轉化為沉淀增加的質量列方程得

24x+27y=6.3g 2x+3y=0.6

，
解得

x=0.15 y=0.1

，
鎂、鋁和硝酸反應生成氮氧化物時轉移電子相等，氮氧化物的物質的量=

8.96L

22.4L/mol

=0.4mol，每個二氧化氮、一氧化氮分子中都只含一個氮原子，
設一氧化氮、二氧化氮的物質的量分別為n（NO）、n（NO₂），

n(NO)+n(NO2)=0.4 n(NO)×3+n(NO2)×1=0.15×2+0.1×3

，
解得

n(NO)=0.1 n(NO2)=0.3

，
則一氧化氮和二氧化氮的物質的量之比為0.1mol：0.3mol=1：3，
答：一氧化氮和二氧化氮的物質的量之比為1：3；
（4）①中氫氧化鈉過量，溶液中的溶質是偏鋁酸鈉和氫氧化鈉，溶液中n（NaOH）=1.0mol/L×0.05L=0.05mol，根據鈉原子守恒得n（NaAlO₂）=（3.0-1.0）mol/L×0.05L=0.1mol，根據鋁原子守恒知，鋁的物質的量也是0.1mol，則m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g；每份中鋁的質量相等，所以鋁熱劑中鋁的質量是5.4g；
②該溶液呈酸性，則鹽酸過量，根據②知，該溶液中鋁離子的物質的量為0.1mol，鋁離子的物質的量濃度=

0.1mol

0.1L

=1mol/L，溶液呈電中性，陰陽離子所帶電荷相等，設亞鐵離子的物質的量為n（Fe ²⁺ ），根據電荷守恒得c（H⁺）+2 c（Fe ²⁺ ）+3n（Al³⁺ ）=c（Cl^-），
0.2mol/L+2c（Fe ²⁺）+3×1mol/L=4.0mol/L，
 c（Fe ²⁺）=0.4mol/L，根據鐵原子守恒得則n（Fe₂O₃）=

1

2

n（Fe ²⁺）=

1

2

×0.4mol/L×0.1L=0.02mol，m（Fe₂O₃）=0.02mol×160g/mol=3.2g，兩份中氧化鐵質量相等，所以鋁熱劑中氧化鐵的質量為6.4g，
答：鋁熱劑中鋁的質量是5.4g，氧化鐵的質量是6.4g．

點評：本題以鋁為載體考查了物質的量的有關計算，明確物質之間的反應結合原子守恒、轉移電子守恒來分析解答，注意（4）中很多同學往往只計算一份中鋁和氧化鐵的質量而導致錯誤，為易錯點．