Question

为确定某铝热剂样品（铝和氧化铁）的组成，分别进行下列实验：
（1）若取10.7g该样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成的气体（标准状况，下同）体积为a L．样品中铝的质量分数w（Al）=

 

．（用含a的表达式表示）．若该样品，在高温下恰好发生完全反应，则a=

 

L．
（2）待（1）中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为b L，该气体与（1）中所得气体的体积比b：a=

 

．
（3）若另取10.7g该样品，此样品在高温下仍然恰好完全反应，向其中加入1.0mol∕L盐酸Vml，固体恰好溶解完全，则盐酸体积V的最小值为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：

分析：（1）铝和NaOH反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，n（H₂）=

aL

22.4L/mol

，根据化学方程式计算；取同质量的样品，在高温下使其恰好反应，发生：2Al+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+Al₂O₃，根据方程式可计算10.7g样品中含有Al的物质的量，可根据方程式计算生成气体的体积；
（2）（1）中反应产物中生成Fe，可根据铁的物质的量计算生成气体的体积，进而计算体积比；
（3）取10.7g样品将其点燃，恰好完全反应，发生铝热反应生成铁，铁与盐酸反应生成氢气，反应的方程式计算．

解答： 解：（1）铝和NaOH反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，n（H₂）=

aL

22.4L/mol

=

a

22.4

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

a

22.4

mol
n（Al）=

2a

3×22.4

mol=

a

33.6

mol，
m（Al）=27g/mol×

a

33.6

mol=

27a

33.6

g，
ω（Al）=

27a 33.6 g

10.7g

×100%═7.5a%
取同质量的样品，在高温下使其恰好反应，发生：2Al+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+Al₂O₃，
设混合物中含有xmolAl，ymolFe₂O₃，
则有：

x：y=2：1 27x+160y=10.7

解之得：x=0.1，y=0.05，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2mol                   3×22.4lL
0.1mol                  aL
a=

0.1mol×3×22.4L

2mol

=3.36，
故答案为：0.075a；3.36；
（2）由（1）知n（Fe）=0.1mol，
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
1mol          22.4L
0.1mol        bL 
b=2.24，
所以a：b=3.36：2.24=3：2，
故答案为：2：3；
（3）上述计算可知铝物质的量为0.1mol，铝与氧化铁在高温下生成铁与氧化铝，反应方程式为2Al+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+Al₂O₃；由二者恰好反应，根据方程式可知，
0.1molAl可生成0.1molFe，0.05molAl₂O₃，与盐酸反应，向其中加入1.0mol∕L盐酸Vml，固体恰好溶解完全，
    Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
0.1mol  0.2mol
  Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O
0.05mol  0.3mol
消耗HCl物质的量为0.5mol，则盐酸体积V的最小值=

0.5mol

1.0mol/L

=0.5L=500mL，
故答案为：500mL．

点评：本题考查铝热反应以及化学方程式的计算，题目难度中等，本题注意铝热反应的原理，注意相关方程式的书写以及物质的量应用于化学方程式的计算方法．