题目内容

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同物质的量浓度的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 ④
铝热剂质量/g 5g 10g 15g 20g
气体体积/L 2.24L 4.48L 6.72L 6.72L
试完成下列计算：
（1）NaOH溶液的物质的量浓度．
（2）该铝热剂中铝的质量分数．
（3）20g该铝热剂发生铝热反应理论上产生铁的质量是多少？（写出步骤）

解：（1）由③④足数据可知，③组中NaOH完全反应，③组中氢气的物质的量为 $\text{[math]}$ =0.3mol，则：
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2 3
n（NaOH） 0.3mol
所以n（NaOH）=0.2mol，故氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 $\text{[math]}$ =2mol/L，
故答案为：2mol/L；
（2）①②组金属Al完全反应，由第②足数据计算，则：
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2 3
n（Al） $\text{[math]}$ =0.2mol
故n（Al）= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ mol，则m（Al）= $\text{[math]}$ mol×27g/mol=3.6g，
故Al的质量分数为 $\text{[math]}$ ×100%=36%，
故答案为：36%；
（3）20g铝热剂中：m（Al）=20×36%=7.2g，即 n（Al）= $\text{[math]}$ =0.267mol，
m（Fe₂O₃）=20-7.2=12.8g，即n（Fe₂O₃）= $\text{[math]}$ =0.08mol，
由方程式2Al+Fe₂O₃ $\text{[math]}$ 2Fe+Al₂O₃可知，0.08molFe₂O₃完全反应需要0.16molAl，故Al过量，Fe₂O₃完全反应，由铁元素守恒可知n（Fe）=2n（Fe₂O₃）=0.16mol，故m（Fe）=0.16mol×56g/mol=8.96g，
答：20g该铝热剂发生铝热反应理论上产生铁的质量是8.96g．
分析：（1）由③④足数据可知，③组中NaOH完全反应，根据n= $\text{[math]}$ 计算氢气的物质的量，再根据方程式计算n（NaOH），根据c= $\text{[math]}$ 计算氢氧化钠溶液的物质的量浓度；
（2）①②组金属Al完全反应，由第②足数据计算，根据方程式计算Al的质量，在利用质量分数定义计算；
（3）计算20g铝热剂中Al的质量，氧化铁的质量，进行过量计算，根据不足量的物质算生成Fe的质量．
点评：本题考查混合物的有关计算，难度中等，关键是根据固体质量与气体关系确定完全反应的物质，（3）中注意需要进行过量计算．