Question

将一包铝热剂（铝粉和氧化铁的混合物），进行如下实验，①向一份铝热剂中加入800ml 2mol/L的氢氧化钠溶液，使其充分反应后，收集到的气体体积为20.16L（S．T．P．）②另一份等质量的铝热剂在高温下充分反应后，向反应后固体中加入2L 2.5mol/L的盐酸溶液，使固体完全溶解，反应后溶液PH=0（假设过程中溶液体积不变），取少量反应后溶液，滴加硫氰化钾，没有出现血红色．完成下列计算：
（1）计算该铝热剂中铝与氧化铁物质的量之比？
（2）实验②产生的气体的体积是多少？（S．T．P．）

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）铝和氢氧化钠溶液反应生成n（H₂）=

20.16L

22.4L/mol

=0.9mol，根据氢气和氢氧化钠之间的关系式知，生成0.9mol氢气需要n（NaOH）=0.6mol＜2.0mol/L×0.8L=1.6mol，说明铝完全反应，根据氢气和铝的关系式计算铝的物质的量；根据电荷守恒计算n（Fe ²⁺），求氧化铁的物质的量；
（2）根据电荷守恒计算n（Fe ²⁺），根据氧化铁和铝之间的关系式计算发生铝热反应后固体中的单质，再结合单质的物质的量计算生成氢气体积．

解答： 解：（1）铝和氢氧化钠溶液反应生成n（H₂）=

20.16L

22.4L/mol

=0.9mol，根据氢气和氢氧化钠之间的关系式知，生成0.9mol氢气需要n（NaOH）=0.6mol＜2.0mol/L×0.8L=1.6mol，说明铝完全反应，
设铝的质量为x，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
54g                    3mol
x                      0.9mol
54g：3mol=x：0.9mol
x=

54g×0.9mol

3mol

=16.2g
所以铝热剂中铝的物质的量为0.6mol；
n（Al）=

16.2g

27g/mol

=0.6mol，
根据电荷守恒得n（H⁺）+2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）=n（Cl^-），
1mol×2L+2×n（Fe²⁺）+3×0.6mol=2.5mol/L×2L
n（Fe²⁺）=

5mol-2mol-1.8mol

2

=0.6mol，
根据铁原子守恒得n（Fe₂O₃）=

1

2

n（Fe²⁺）=0.3mol，所以氧化铁物质的量为0.3mol
所以两者的物质的量之比为：0.6mol：0.3mol=2：1，
答：铝热剂中铝与氧化铁物质的量之比2：1；
（2）2Al+Fe₂O₃

高温  .

Al₂O₃+2Fe，根据铝热反应方程式知，0.15mol氧化铁完全反应需要n（Al）=0.3mol，所以两者恰好完全反应，根据铁原子守恒得n（Fe）=n（Fe²⁺）=0.3mol，根据转移电子守恒得生成氢气体积=0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
答：实验②产生的气体的体积是6.72L．

点评：本题考查了根据方程式进行计算，（1）中要进行过量计算，然后根据氢气的体积计算铝的质量，注意铝热剂中铝的质量为①中铝质量的2倍，为易错点；（2）中要根据电荷守恒、原子守恒、转移电子守恒进行解答，注意守恒思想的正确运用，难度中等．