Question

12．為確定某鋁熱劑（含氧化鐵和鋁）的組成，分別進行下列實驗．
（1）若取a g樣品，向其中加入足量的NaOH溶液，測得生成的氣體（標準狀況，下同）體積為b L．樣品中鋁的質量是$\frac{9b}{11.2}$g．
（2）若取a g樣品將其點燃，恰好完全反應，該反應的化學方程式是2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃氧化鐵與鋁的質量比是80：27．
（3）待（2）中反應產物冷卻后，加入足量鹽酸，測得生成的氣體體積為c L，該氣體與（1）中所得氣體的體積比c：b=2：3．

Answer 1

分析 （1）氧化鐵和氫氧化鈉溶液不反應，鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，根據氫氣的體積計算鋁的質量；
（2）鋁與氧化鐵在高溫下生成鐵與氧化鋁；由二者恰好反應，根據方程式可知，質量之比等于總的相對分子質量之比；
（3）由方程式可知，（2）中生成的n（Fe）等于鋁熱劑中n（Al），與鹽酸反應生成的氫氣體積之比等于金屬提供的電子的物質的量之比．注意鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵．

解答 （1）氧化鐵和氫氧化鈉溶液不反應，鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，根據方程式知，鋁的質量=$\frac{bL}{22.4L/mol}$×27g/mol=$\frac{9b}{11.2}$g，
故答案為：$\frac{9b}{11.2}$；
（2）鋁與氧化鐵在高溫下生成鐵與氧化鋁，反應方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；由二者恰好反應，根據方程式可知，
質量之比等于總的相對分子質量之比，則樣品中氧化鐵與鋁的質量比為（56×2+16×3）：2×27=80：27，
故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，80：27；
（3）由方程式2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃可知，（2）中生成的n（Fe）等于鋁熱劑中n（Al），與鹽酸反應生成的氫氣體積之比等于金屬提供的電子的物質的量之比，所以（3）中生成的氫氣與（1）中生成氫氣體積之比c：b=2n（Fe）：3n（Al）=2：3，
故答案為：2：3．

點評 本題考查鋁熱反應原理及混合物反應的計算，題目難度中等，明確鋁熱反應原理為解答關鍵，注意鐵與稀鹽酸反應生成的是亞鐵離子，為易錯點，試題培養了學生的分析能力及化學實驗、化學計算能力．