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	15.0	20.0
气体体积/L	3.36	6.72	6.72

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．

Answer 1

【答案】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．
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）==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+2Al2Fe+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．
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．