Question

（8分）一定质量由铝粉和四氧化三铁组成的铝热剂，在隔绝空气的条件下灼烧，使之充分反应。将所得混合物研细并分成两等份，分别投入过量的烧碱溶液和盐酸中，充分反应后，前者消耗m mol NaOH，放出0.336 L气体；后者消耗n mol HCl，放出V L气体。若将等质量的这种铝热剂中铝粉与足量的稀硫酸反应，可得到3.36 L气体（气体体积均在标准状况下测定）。求：
（1）该铝热剂组成成分的质量分数。
（2）m、n、V的值。

Answer 1

(1)φ(Al)="27.95% " φ(Fe₃O₄)=72.05%
(2)m="0.05" mol  n="0.24" mol
V="1.344" L

根据题意，进行铝热反应后的混合物投入烧碱溶液中，产生气体，说明铝粉过量，Fe₃O₄完全反应。由于等质量的铝和酸、碱反应，放出H₂的量相等，由2Al～3H₂可知：
原铝热剂中铝的总质量m₁(Al)=×27 g·mol^-1="2.7" g
发生铝热反应后剩余铝的质量m₂(Al)= ×2×27 g·mol^-1="0.54" g
铝热反应消耗铝的质量m₃(Al)="2.7" g-0.54 g="2.16" g
(1)由8Al+3Fe₃O₄9Fe+4Al₂O₃,则
m(Fe₃O₄)=="6.96" g
m(Fe)= ="5.04" g
m(Al2O3)=="4.08" g
故φ(Al)=×100%=27.95%
φ(Fe₃O₄)=1-27.95%=72.05%
(2)根据原子守恒Al～NaAlO₂～NaOH
m="n(NaOH)=" ="0.05" mol
由2Al～6HCl～3H₂  Al₂O₃～6HCl  Fe～2HCl～H₂
n=n(HCl)=×3+×6+×2="0.24" mol
V=V(H₂)="(" )×22.4 L·mol^-1="1.344" L