Question

【题目】铝粉与氧化铁的混合物叫做铝热剂，发生的反应称为铝热反应：2Al+Fe2O3→2Fe+Al 2O3，可用于焊接铁轨。完成下列计算：

（1）若铝热剂中铝粉和氧化铁恰好完全反应，则该铝热剂中铝的质量分数为___。（精确到0.001）

（2）将8.1g铝粉与16g氧化铁混合后充分反应，最多可制得铁___g；将反应后的固体混合物加入足量的稀盐酸中，充分反应后最多可生成氢气____mol。

（3）23.52g某铝热剂在隔绝空气的条件下充分反应后，将固体溶解于200 mL5 mol/L的盐酸中，完全溶解后溶液中c(H+)=0.2mol/L（溶液体积变化忽略不计），且无Fe3+。计算该铝热剂中铝粉与氧化铁的物质的量分别是多少？___、___。

（4）取某铝热剂反应后的固体，滴加4mol/L的NaOH溶液，当加至30mL时固体质量不再减小，且剩余固体质量为7.2g，并收集到672 mL的氢气（标准状况）。计算原铝热剂中氧化铁的质量分数为多少？（精确到0.001）____

Answer 1

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

【解析】

（1）若铝热剂中铝粉和氧化铁恰好完全反应，2Al+Fe2O3→2Fe+Al 2O3，则铝与氧化铁的物质的量之比2:1，据此计算；

（2）计算铝粉和氧化铁的物质的量，再根据方程式计算；

（3）利用守恒法计算；

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

（1）根据方程式2Al+Fe2O3→2Fe+Al 2O3，若铝热剂中铝粉和氧化铁恰好完全反应，则铝粉与氧化铁物质的量之比2:1混合，铝的质量分数为=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）

得铝粉过量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

得氢气n（H2）=0.15mol+0.2mol=0.35mol；

答案：11.2 0.35；

（3）反应后的溶液中没有Fe3+,说明恰好完全反应或者是铝粉过量。设铝粉物质的量为xmol，氧化铁为ymol；

根据总质量列方程：27x+160y=23.52g ①

根据最终反应后的溶液中，电荷守恒列方程式：3x+2y×2+0.2mol/L×0.2L=5mol/L×0.2L ②

由①②联立可得：x=0.16mol、y=0.12mol；

答案：0.16mol 0.12mol；

（4）反应后的固体加入NaOH中有气体生成，说明反应后的固体中有Al，则氧化物没有剩余，则与NaOH反应剩余的固体是铁。铝和氢氧化钠溶液反应生成n（H2）==0.3mol，4mol/L的NaOH溶液，当加至30mL氢氧化钠的物质的量为：0.12mol，根据2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O的关系式知，原铝热剂中铝的总物质的量为：0.12mol；剩余7.2g为Fe，Fe2O3的质量为10.29g，计算原铝热剂中氧化铁的质量分数为=76%；

答案：76%。