Question

4．为确定某铝热剂（含氧化铁Fe₂O₃和铝）的组成，分别进行下列实验．
（1）若取a g样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成的气体体积为6.72L（标准状况）．反应的离子方程式是2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；样品中铝的质量是5.4g．
（2）若另取a g样品将其加热引燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，则a为21.4 g．
（3）待（2）中反应产物冷却后，加入足量盐酸，反应的离子方程式为Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑和Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，同时生成的气体在标准状况体积为4.48L．

Answer 1

分析 （1）铝热剂是金属铝和氧化铁的混合物，金属铝可以和氢氧化钠之间反应生成偏铝酸钠和氢气，根据氢气的体积计算金属铝的质量；
（2）金属铝和氧化铁的混合物反应生成金属铁和氧化铝，根据铝的物质的量计算出氧化铁的质量，然后得出铝和氧化铁的总质量；
（3）氧化铝、铁都能够与盐酸反应，分别写出反应的离子方程式；根据铝的物质的量计算出铁的物质的量及铁与盐酸反应生成氢气的物质的量，最后得出生成氢气的体积．

解答 解：（1）铝热剂是金属铝和氧化铁的混合物，金属铝可以和氢氧化钠之间反应生成偏铝酸钠和氢气，即2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，根据方程式：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，当生成的氢气（标准状况，下同）体积为6.72L时，生成氢气的物质的量为：$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，则样品中Al的质量为：0.3mol×$\frac{2}{3}$×27g/mol=5.4g，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；5.4；
（2）铝与氧化铁反应的方程式为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，由于恰好完全反应，其中铝的物质的量是0.3mol×$\frac{2}{3}$=0.2mol，则氧化铁的物质的量为：0.2mol×$\frac{1}{2}$=0.1mol，质量为：160g/mol×0.1mol=16g，则铝和氧化铁的总质量为：5.4g+16g=21.4g，
故答案为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe；21.4；
（3）铝的物质的量是0.3mol×$\frac{2}{3}$=0.2mol，根据反应2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe可知反应产生铁的物质的量是0.2mol，
氧化铝、铁与盐酸反应的离子方程式为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，
0.2mol铁完全反应产生氢气的物质的量为0.2mol，标准状况下0.2mol氢气的体积为：22.4L/mol×0.2mol=4.48L，
故答案为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；4.48．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确铝热反应原理为解答关键，注意熟练掌握物质的量与摩尔质量、气体摩尔体积之间的关系，试题培养了学生的化学计算能力．