Question

铝粉和氧化铁粉末的混合物制成的铝热剂可用于焊接钢轨．现取不同质量的该铝热剂分别和100mL同浓度的NaOH溶液反应，所取铝热剂的质量与产生气体的体积关系如下表（气体体积均在标准状况下测定）．

	①	②	③
铝热剂质量/g	7.5	15.0	20.0
气体体积/L	3.36	6.72	6.72

计算：
（1）该铝热剂中铝的质量分数；
（2）NaOH溶液物质的量浓度；
（3）15g该铝热剂发生铝热反应（2Al+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+Al₂O₃）理论上产生铁的质量．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算,有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）①②组金属Al完全反应，由第①足数据计算，根据方程式计算Al的质量，在利用质量分数定义计算；
（2）根据反应的方程式计算反应中消耗NaOH的物质的量，进而计算物质的量浓度；
（3）计算15g铝热剂中Al的质量，氧化铁的质量，进行过量计算，根据不足量的物质算生成Fe的质量；

解答： 解：（1）加入铝热剂7.5g时，固体完全反应，此时n（H₂）=

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2mol                   3mol
n（Al）                  0.15mol   
n（Al）=0.1mol，m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g    
Al%=

2.7g

7.5g

=36%．
答：该铝热剂中铝的质量分数为36%；
（2）生成氢气6.72L时，气体的体积不再变化，说明NaOH完全反应，根据方程式计算．
n（H₂）=

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2mol 2mol              3mol
     n（NaOH）          0.3mol
n（NaOH）=0.2mol，c（NaOH）=

n

v

=

0.2mol

0.1L

=2mol/L，
答：NaOH溶液物质的量浓度为2mol/L；
（3）15g铝热剂中：m（Al）=15×36%=5.4g，即 n（Al）=

5.4g

27g/mol

=0.2mol，
m（Fe₂O₃）=15-5.4=9.6g，即n（Fe₂O₃）=

9.6g

160g/mol

=0.06mol，
由方程式2Al+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+Al₂O₃可知，0.06molFe₂O₃完全反应需要0.12molAl，故Al过量，Fe₂O₃完全反应，由铁元素守恒可知n（Fe）=2n（Fe₂O₃）=0.12mol，故m（Fe）=0.12mol×56g/mol=6.72g，
答：理论上产生铁的质量为6.72g；

点评：本题考查混合物的有关计算，难度中等，关键是根据固体质量与气体关系确定完全反应的物质，（3）中注意需要进行过量计算．