Question

现有一包铝热剂是铝粉和氧化铁粉末的混合物，在高温下使之充分反应，将反应后的固体分为两等份，进行如下实验（假定反应前后溶液的体积不变）：
①向其中一份固体中加入100 mL 2.0mol·L-1的NaOH溶液，加热使其充分反应后过滤，测得溶液C(OH^-)=1mol/L
②向另一份固体中加入100mL 4.0 mol·L-1的HCl溶液，使固体全部溶解，测得反应后所得溶液中只有H⁺、Fe²⁺和Al³⁺三种阳离子且C(H⁺）=0.1mol/L

则产生的气体的体积(标准状况)为

1. A.
   2.352L
2. B.
   2.448L
3. C.
   2.688L
4. D.
   2.856L

Answer 1

D
第一个反应后溶液显碱性，说明溶液中元素Al都以AlO₂^-形式存在，Fe及其氧化物和碱不反应，则溶液里的物质就是NaAlO₂、NaOH，其中OH-浓度是1mol/L，则根据钠离子守恒可知，AlO₂^-的物质的量就是0.1mol；由（1）可知，在第二个反应中Al³⁺的物质的量是0.1mol，氢离子的物质的量是0.01mol，氯离子的物质的量是0.4mol，所以亚铁离子的物质的量是(0.4－0.01－0.1×3)/2＝0.045mol。根据反应式2Al＋Fe₂O₃2Fe＋Al₂O₃可知，反应后每一份中单质铁的物质的量是0.045mol，单质铝的物质的量是0.1mol－0.045mol＝0.055mol，所以再和盐酸的反应中，生成的氢气物质的量是0.045mol＋0.055mol×1.5＝0.1275mol，所以在标准状况下的体积是0.1275mol×22.4L/mol＝2.856L，答案选D。
考点：考查铝热反应、金属溶于酸碱的有关计算
点评：该题属于较难的试题，既要根据电荷守恒，计算离子的浓度，还要判断铝热反应中反应物的过量问题，对学生的思维能力和审题能力都提出了较高的要求。一般思路是：在对物质转化过程的分析与判断的基础上，借助“守恒原理”，快刀斩乱麻，简化解题。除守恒法外，还有常用极值法、差量法等。