Question

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

解析：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