Question

有铝和四氧化三铁组成的铝热剂粉末，在隔绝空气中的条件下引燃，使之充分反应，把所得混合物研细，并分成两等份，分别投入到过量烧碱溶液和盐酸中，充分反应后，前者消耗氢氧化钠mmol，放出标准状况下的气体0.672L；后者消耗盐酸nmol，放出标准状况下气体VL。若将等质量的这种铝热剂中的铝粉和足量的稀硫酸反应，可以得到标准状况下的气体6.72L。

(1)铝热剂中各成分的质量分数。

(2)m、n、V的值各是多少？

Answer 1

（1）

Fe3O4％=1-27.95％=72.05％

（2） m=0.10(mol)

N =0.48(mol)

V =2.688(L)

解析:

题目没有指明铝热剂中铝粉和四氧化三铁各自的质量分数，那么铝粉和四氧化三铁混合有三种情况：①铝粉和四氧化三铁适量，恰好两者完全反应，反应物无剩余，产物是三氧化二铝和单质铁，该混合物投入过量的氢氧化钠溶液中，铁跟氢氧化钠溶液不反应，三氧化二铝跟氢氧化钠溶液反应，但是不放出气体，不合题意；②铝热剂中四氧化二铁过量，反应后的混合物中有三氧化二铝、铁和剩余的四氧化三铁，将其混合物投入过量的氢氧化钠溶液中，铁和四氧化三铁跟氢氧化钠溶液都不反应，三氧化二铝跟氢氧化钠反应，但是不放出气体，不合题意；③铝热剂中铝粉过量，反应后混合物中有三氧化二铝和剩余的铝，将其混合物投入过量的氢氧化钠溶液中，铁跟氢氧化钠不反应，三氧化二铝和铝都能跟氢氧化钠溶液反应，而且铝在反应时能够放出氢气，符合题意。

(1)求铝热剂中各成分的质量分数。

设原铝热剂中含xg。

2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑

2×27g  3×22.4L

xg  6.72L

2×7∶x=3×22.4∶6.72

解得x=5.4(g)

设铝热反应后剩余的铝为yg。

2Al+2NaOH=2H2O=2NaAlO2+3H2↑

2×27g  3×22.4L

yg  0.672L

2×27∶y=3×22.4∶0.672

解得  y=0.54(g)

故参加铝热反应的铝粉为5.4-0.54×2=4.32(g)

设铝热剂中四氧化三铁的质量为zg

8Al +   3Fe3O4  →  4Al2O3  +  9Fe

8×27g  3×232  4mol    9mol

4.32g   zg  b=0.08mol   c=0.18mol

8×27∶4.32=3×232∶z

解得z=13.92(g)

Fe3O4％=1-27.95％=72.05％

(2)求m、n和V

反应后每份反应后的混合物含铝0.54g，含铁0.18／2=0.09(mol)含三氧化二铝0.08／2=0.04(mol)

Al2O3  +  2NaOH=2NaAlO2+H2O

1mol    2mol

0.04mol 0.08mol

所以m=0.02+0.08=0.10(mol)

2Al  +  6HCl = 2AlCl3  +  3H2↑

2×27g  6mol    3×22.4L

0.54g   0.06mol 0.672L

Fe  +  2HCl  =  FeCl2  +  H2↑

1mol    2mol    22.4L

0.09mol 0.18mol 22.4×0.09L

Al2O3  +  6HCl=2AlCl3+3H2O

1mol    6mol

0.04mol 6×0.04mol

所以n=0.06+0.18+0.24=0.48(mol)

V=0.672+22.4×0.09=2.688(L)

	FM