Question

15．將11.0g鐵粉和鋁粉的混合物投入500mL2.0mol/LH₂SO₄中，充分反應后，產生的氣體在標準狀況下體積為8.96L，試完成下列各小題．
（1）寫出有關反應的化學方程式；
（2）該鐵粉和鋁粉的混合物能（填“能”或“不能”）完全溶解；
（3）該混合物中鐵粉物質的量是0.1mol．

Answer 1

分析 （1）鋁與硫酸反應生成硫酸鋁和氫氣，鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，據此寫出反應的化學方程式；
（2）根據n=cV計算出硫酸的物質的量，再計算出含有氫離子的物質的量，利用氫元素守恒判斷硫酸是否過量；
（3）設出混合物中鐵和鋁的物質的量，分別根據總重量、生成氫氣的量列式計算出鋁、鐵的物質的量．

解答 解：（1）鐵粉、鋁粉與硫酸反應的化學方程式分別為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑，
答：發生反應的化學方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑；
（2）標準狀況下8.96L氫氣的物質的量為：$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，根據氫元素守恒可知生成0.4mol氫氣需要消耗0.8mol氫離子，
500mL2.0mol/LH₂SO₄中含有硫酸的物質的量為：2.0mol/L×0.5L=1mol，1mol硫酸能夠提供2mol氫離子，
所以硫酸過量，金屬完全溶解，
故答案為：能；
（3）設混合物中含有鐵、鋁的物質的量分別為x、y，
根據金屬總重量、生成氫氣的物質的量可得：$\left\{\begin{array}{l}{56x+27y=11}\\{x+\frac{3}{2}y=0.4}\end{array}\right.$，
解得：$\left\{\begin{array}{l}{x=0.1mol}\\{y=0.2mol}\end{array}\right.$，
所以混合物中含有0.2mol鋁、0.1mol鐵，
故答案為：0.1．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，明確發生反應的實質為解答關鍵，注意掌握質量守恒定律在化學計算中的應用方法，試題培養了學生的分析能力及化學計算能力．