Question

一定質量由鋁粉和四氧化三鐵組成的鋁熱劑，在隔絕空氣的條件下灼燒，使之充分反應。將所得混合物研細并分成兩等份，分別投入過量的燒堿溶液和鹽酸中，充分反應后，前者消耗m mol NaOH，放出0.336 L氣體；后者消耗n mol HCl，放出V L氣體。若將等質量的這種鋁熱劑中鋁粉與足量的稀硫酸反應，可得到3.36 L氣體（氣體體積均在標準狀況下測定）。求：

（1）該鋁熱劑組成成分的質量分數。

（2）m、n、V的值。

Answer 1

(1)φ(Al)=27.95%  φ(Fe₃O₄)=72.05%

(2)m=0.05 mol  n=0.24 mol

V=1.344 L

解析:

根據題意，進行鋁熱反應后的混合物投入燒堿溶液中，產生氣體，說明鋁粉過量，Fe₃O₄完全反應。由于等質量的鋁和酸、堿反應，放出H₂的量相等，由2Al～3H₂可知：

原鋁熱劑中鋁的總質量m₁(Al)=×27 g·mol^-1=2.7 g

發生鋁熱反應后剩余鋁的質量m₂(Al)= ×2×27 g·mol^-1=0.54 g

鋁熱反應消耗鋁的質量m₃(Al)=2.7 g-0.54 g=2.16 g

(1)由8Al+3Fe₃O₄9Fe+4Al₂O₃,則

m(Fe₃O₄)==6.96 g

m(Fe)= =5.04 g

m(Al2O3)==4.08 g

故φ(Al)=×100%=27.95%

φ(Fe₃O₄)=1-27.95%=72.05%

(2)根據原子守恒Al～NaAlO₂～NaOH

m=n(NaOH)= =0.05 mol

由2Al～6HCl～3H₂  Al₂O₃～6HCl  Fe～2HCl～H₂

n=n(HCl)=×3+×6+×2=0.24 mol

V=V(H₂)=( )×22.4 L·mol^-1=1.344 L