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表（气体体积均在标准状况下测定）．
计算：（1）NaOH溶液物质的量浓度
（2）该铝热剂中铝的质量分数
（3）15g该铝热剂发生铝热反应理论上产生铁的质量．
| ① | ② | ③ | |
| 铝热剂质量/g | 7.5 | 15.0 | 20.0 |
| 气体体积/L | 3.36 | 6.72 | 6.72 |
（2）该铝热剂中铝的质量分数
（3）15g该铝热剂发生铝热反应理论上产生铁的质量．
分析：铝热剂加入NaOH溶液中发生：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，
（1）由②③组数据可知NaOH完全反应，根据氢气的体积可计算NaOH溶液物质的量浓度；
（2）根据①组数据计算，①中NaOH剩余，Al完全反应根据化学方程式可计算Al的质量，进而可计算质量分数；
（3）根据（2）Al的质量分数可计算生成铁的质量．
（1）由②③组数据可知NaOH完全反应，根据氢气的体积可计算NaOH溶液物质的量浓度；
（2）根据①组数据计算，①中NaOH剩余，Al完全反应根据化学方程式可计算Al的质量，进而可计算质量分数；
（3）根据（2）Al的质量分数可计算生成铁的质量．
解答：解：（1）铝热剂加入NaOH溶液中发生：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，由②③组数据可知NaOH完全反应，
n（H2）=
=0.3mol，
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2mol 3mol
n（NaOH） 0.3mol
n（NaOH）=0.2mol，
c（NaOH）=
=2mol/L，
答：NaOH溶液物质的量浓度为2mol/l；
（2）①中NaOH剩余，Al完全反应，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，
ω（Al）=
×100%=36%，
答：该铝热剂中铝的质量分数为36%；
（3）15g铝热剂中含n（Al）=
=0.2mol，
m（Al）=15g×36%=5.4g，
m（Fe2O3）=15g-5.4g=9.6g，
n（Fe2O3）=
=0.06mol，
则Al过量，
Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3，
1mol 2mol
0.06mol n（Fe）
n（Fe）=0.12mol
m（Fe）=0.12mol×56g/mol=6.72g，
答：15g该铝热剂发生铝热反应理论上产生铁的质量为6.72g．
n（H2）=
| 6.72L |
| 22.4L/mol |
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2mol 3mol
n（NaOH） 0.3mol
n（NaOH）=0.2mol，
c（NaOH）=
| 0.2mol |
| 0.1L |
答：NaOH溶液物质的量浓度为2mol/l；
（2）①中NaOH剩余，Al完全反应，n（H2）=
| 3.36L |
| 22.4L/mol |
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2mol 3mol
n（Al） 0.15mol
n（Al）=0.1mol，
m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g，
ω（Al）=
| 2.7g |
| 7.5g |
答：该铝热剂中铝的质量分数为36%；
（3）15g铝热剂中含n（Al）=
| 15g×36% |
| 27g/mol |
m（Al）=15g×36%=5.4g，
m（Fe2O3）=15g-5.4g=9.6g，
n（Fe2O3）=
| 9.6g |
| 160g/mol |
则Al过量，
Fe2O3+2Al
| ||
1mol 2mol
0.06mol n（Fe）
n（Fe）=0.12mol
m（Fe）=0.12mol×56g/mol=6.72g，
答：15g该铝热剂发生铝热反应理论上产生铁的质量为6.72g．
点评：本题考查化学方程式的计算，题目难度中等，本题易错点为（3），注意判断过量问题．
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