Question

15．将11.0g铁粉和铝粉的混合物投入500mL2.0mol/LH₂SO₄中，充分反应后，产生的气体在标准状况下体积为8.96L，试完成下列各小题．
（1）写出有关反应的化学方程式；
（2）该铁粉和铝粉的混合物能（填“能”或“不能”）完全溶解；
（3）该混合物中铁粉物质的量是0.1mol．

Answer 1

分析 （1）铝与硫酸反应生成硫酸铝和氢气，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，据此写出反应的化学方程式；
（2）根据n=cV计算出硫酸的物质的量，再计算出含有氢离子的物质的量，利用氢元素守恒判断硫酸是否过量；
（3）设出混合物中铁和铝的物质的量，分别根据总重量、生成氢气的量列式计算出铝、铁的物质的量．

解答 解：（1）铁粉、铝粉与硫酸反应的化学方程式分别为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑，
答：发生反应的化学方程式为Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑；
（2）标准状况下8.96L氢气的物质的量为：$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，根据氢元素守恒可知生成0.4mol氢气需要消耗0.8mol氢离子，
500mL2.0mol/LH₂SO₄中含有硫酸的物质的量为：2.0mol/L×0.5L=1mol，1mol硫酸能够提供2mol氢离子，
所以硫酸过量，金属完全溶解，
故答案为：能；
（3）设混合物中含有铁、铝的物质的量分别为x、y，
根据金属总重量、生成氢气的物质的量可得：$\left\{\begin{array}{l}{56x+27y=11}\\{x+\frac{3}{2}y=0.4}\end{array}\right.$，
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铝、0.1mol铁，
故答案为：0.1．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意掌握质量守恒定律在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．