Question

4．為確定某鋁熱劑（含氧化鐵Fe₂O₃和鋁）的組成，分別進行下列實驗．
（1）若取a g樣品，向其中加入足量的NaOH溶液，測得生成的氣體體積為6.72L（標準狀況）．反應的離子方程式是2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；樣品中鋁的質(zhì)量是5.4g．
（2）若另取a g樣品將其加熱引燃，恰好完全反應，該反應的化學方程式是2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，則a為21.4 g．
（3）待（2）中反應產(chǎn)物冷卻后，加入足量鹽酸，反應的離子方程式為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑和Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，同時生成的氣體在標準狀況體積為4.48L．

Answer 1

分析 （1）鋁熱劑是金屬鋁和氧化鐵的混合物，金屬鋁可以和氫氧化鈉之間反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，根據(jù)氫氣的體積計算金屬鋁的質(zhì)量；
（2）金屬鋁和氧化鐵的混合物反應生成金屬鐵和氧化鋁，根據(jù)鋁的物質(zhì)的量計算出氧化鐵的質(zhì)量，然后得出鋁和氧化鐵的總質(zhì)量；
（3）氧化鋁、鐵都能夠與鹽酸反應，分別寫出反應的離子方程式；根據(jù)鋁的物質(zhì)的量計算出鐵的物質(zhì)的量及鐵與鹽酸反應生成氫氣的物質(zhì)的量，最后得出生成氫氣的體積．

解答 解：（1）鋁熱劑是金屬鋁和氧化鐵的混合物，金屬鋁可以和氫氧化鈉之間反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，即2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，根據(jù)方程式：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，當生成的氫氣（標準狀況，下同）體積為6.72L時，生成氫氣的物質(zhì)的量為：$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，則樣品中Al的質(zhì)量為：0.3mol×$\frac{2}{3}$×27g/mol=5.4g，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；5.4；
（2）鋁與氧化鐵反應的方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，由于恰好完全反應，其中鋁的物質(zhì)的量是0.3mol×$\frac{2}{3}$=0.2mol，則氧化鐵的物質(zhì)的量為：0.2mol×$\frac{1}{2}$=0.1mol，質(zhì)量為：160g/mol×0.1mol=16g，則鋁和氧化鐵的總質(zhì)量為：5.4g+16g=21.4g，
故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe；21.4；
（3）鋁的物質(zhì)的量是0.3mol×$\frac{2}{3}$=0.2mol，根據(jù)反應2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe可知反應產(chǎn)生鐵的物質(zhì)的量是0.2mol，
氧化鋁、鐵與鹽酸反應的離子方程式為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，
0.2mol鐵完全反應產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量為0.2mol，標準狀況下0.2mol氫氣的體積為：22.4L/mol×0.2mol=4.48L，
故答案為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；4.48．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，明確鋁熱反應原理為解答關鍵，注意熟練掌握物質(zhì)的量與摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積之間的關系，試題培養(yǎng)了學生的化學計算能力．