Question

铝粉和氧化铁粉末的混合物制成的铝热剂可用于焊接钢轨．现取不同质量的该铝热剂分别和100mL同浓度的NaOH溶液反应，所取铝热剂的质量与产生气体的体积关系如下表（气体体积均在标准状况下测定）．

	①	②	③
铝热剂质量/g	7.5	18.0	20.0
气体体积/L	3.36	6.72	6.72

（1）该铝热反应的化学方程式为______
（2）该铝热剂中加入NaOH溶液时发生反应的化学方程式为______
（3）求NaOH溶液的物质的量浓度：
（4）求该铝热剂中铝的质量分数．

Answer 1

解：（1）铝热剂的主要成分为铝和氧化铁，在高温条件下发生置换反应生成铁和氧化铝，
反应的化学方程式为2Al+Fe₂O₃2Fe+Al₂O₃，故答案为：2Al+Fe₂O₃2Fe+Al₂O₃；
（2）铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（3）生成氢气6.72L时，气体的体积不再变化，说明NaOH完全反应，根据方程式计算．
n（H₂）==0.3mol，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2mol 2mol 3mol
n（NaOH） 0.3mol
n（NaOH）=0.2mol，
c（NaOH）=2mol/L，
答：NaOH溶液的物质的量浓度为2mol/L．
（4）加入铝热剂7.5g时，固体完全反应，此时
n（H₂）==0.15mol，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2mol 3mol
n（Al） 0.15mol
n（Al）=0.1mol，m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g
Al%==36%．
答：该铝热剂中铝的质量分数为36%．
分析：（1）铝热剂的主要成分为铝和氧化铁，在高温条件下发生置换反应生成铁和氧化铝；
（2）铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气；
（3）根据反应的方程式计算反应中消耗NaOH的物质的量，进而计算物质的量浓度；
（4）根据方程式计算混合物中铝的质量，进而计算质量分数．
点评：本题考查混合物的计算，题目难度中等，注意分析表中数据，判断物质反应的程度．