Question

為確定某鋁熱劑樣品（鋁和氧化鐵）的組成，分別進行下列實驗：
（1）若取10.7g該樣品，向其中加入足量的NaOH溶液，測得生成的氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況，下同）體積為a L．樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（Al）=

 

．（用含a的表達(dá)式表示）．若該樣品，在高溫下恰好發(fā)生完全反應(yīng)，則a=

 

L．
（2）待（1）中反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，加入足量鹽酸，測得生成的氣體體積為b L，該氣體與（1）中所得氣體的體積比b：a=

 

．
（3）若另取10.7g該樣品，此樣品在高溫下仍然恰好完全反應(yīng)，向其中加入1.0mol∕L鹽酸Vml，固體恰好溶解完全，則鹽酸體積V的最小值為

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：

分析：（1）鋁和NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，n（H₂）=

aL

22.4L/mol

，根據(jù)化學(xué)方程式計算；取同質(zhì)量的樣品，在高溫下使其恰好反應(yīng)，發(fā)生：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃，根據(jù)方程式可計算10.7g樣品中含有Al的物質(zhì)的量，可根據(jù)方程式計算生成氣體的體積；
（2）（1）中反應(yīng)產(chǎn)物中生成Fe，可根據(jù)鐵的物質(zhì)的量計算生成氣體的體積，進而計算體積比；
（3）取10.7g樣品將其點燃，恰好完全反應(yīng)，發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成鐵，鐵與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)的方程式計算．

解答： 解：（1）鋁和NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，n（H₂）=

aL

22.4L/mol

=

a

22.4

mol，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2mol                   3mol
n（Al）                 

a

22.4

mol
n（Al）=

2a

3×22.4

mol=

a

33.6

mol，
m（Al）=27g/mol×

a

33.6

mol=

27a

33.6

g，
ω（Al）=

27a 33.6 g

10.7g

×100%═7.5a%
取同質(zhì)量的樣品，在高溫下使其恰好反應(yīng)，發(fā)生：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃，
設(shè)混合物中含有xmolAl，ymolFe₂O₃，
則有：

x：y=2：1 27x+160y=10.7

解之得：x=0.1，y=0.05，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑
2mol                   3×22.4lL
0.1mol                  aL
a=

0.1mol×3×22.4L

2mol

=3.36，
故答案為：0.075a；3.36；
（2）由（1）知n（Fe）=0.1mol，
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
1mol          22.4L
0.1mol        bL 
b=2.24，
所以a：b=3.36：2.24=3：2，
故答案為：2：3；
（3）上述計算可知鋁物質(zhì)的量為0.1mol，鋁與氧化鐵在高溫下生成鐵與氧化鋁，反應(yīng)方程式為2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃；由二者恰好反應(yīng)，根據(jù)方程式可知，
0.1molAl可生成0.1molFe，0.05molAl₂O₃，與鹽酸反應(yīng)，向其中加入1.0mol∕L鹽酸Vml，固體恰好溶解完全，
    Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
0.1mol  0.2mol
  Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O
0.05mol  0.3mol
消耗HCl物質(zhì)的量為0.5mol，則鹽酸體積V的最小值=

0.5mol

1.0mol/L

=0.5L=500mL，
故答案為：500mL．

點評：本題考查鋁熱反應(yīng)以及化學(xué)方程式的計算，題目難度中等，本題注意鋁熱反應(yīng)的原理，注意相關(guān)方程式的書寫以及物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)方程式的計算方法．