Question

（9分）有一鋁粉和Fe₃O₄粉末組成的鋁熱劑，在隔絕空氣的條件下加熱使之充分反應。將反應后所得混合物研細，并分成均勻的兩等份，在一份中加足量的氫氧化鈉溶液，另一份中加入足量的鹽酸，反應后，前者消耗m mol NaOH，放出氣體0.336 L；后者消耗n mol HCl，放出氣體V L，若將等質量的鋁熱劑直接與足量稀硫酸作用，可得3.36 L氣體（上述氣體體積均已換算成標準狀況）。試求鋁熱劑中Al的質量分數。

Answer 1

28.0%

（1）鋁熱劑直接與H₂SO₄作用時產生氣體的反應如下：
2Al  ＋   3 H₂SO₄  ＝   Al₂(SO₄)₃  ＋   3 H₂↑
54.0 g                                     67.2 L
m(Al)                                     3.36 L
列式可解得：m(Al)＝2.70 g
鋁熱反應后的混合物遇NaOH能放出H₂，表明鋁熱反應Al剩余，則：
2Al ＋ 2NaOH ＋ 6H₂O ＝  2Na [Al(HO)₄] ＋ 3 H₂↑
54.0 g                                       67.2 L
m(Al)                                       0.336 L
列式可求得：m_余(Al)＝0.540 g
鋁熱劑中Fe₃O₄的質量可求：
3 Fe₃O₄  ＋   8 Al  4 Al₂O₃ ＋  9 Fe
696 g         216 g
m(Fe₃O₄)    2.70g－0.540g
列式可求得：m(Fe₃O₄)＝6.96 g
則：w(Al)＝×100%＝28.0%