Question

現有一包鋁熱劑是鋁粉和氧化鐵粉末的混合物，在高溫下使之充分反應，將反應后的固體分為兩等份，進行如下實驗（假定反應前后溶液的體積不變）：
①向其中一份固體中加入100 mL 2.0mol?L-1的NaOH溶液，加熱使其充分反應后過濾，測得溶液C(OH^—)=1mol/L
②向另一份固體中加入100mL 4.0 mol?L-1的HCl溶液，使固體全部溶解，測得反應后所得溶液中只有H+、Fe²⁺和Al³⁺三種陽離子且C(H⁺）=0.1mol/L則產生的氣體的體積(標準狀況)為

A．2.352L

B．2.448L

C．2.688L

D．2.856L

Answer 1

D

解析試題分析：第一個反應后溶液顯堿性，說明溶液中元素Al都以AlO₂^-形式存在，Fe及其氧化物和堿不反應，則溶液里的物質就是NaAlO₂、NaOH，其中OH-濃度是1mol/L，則根據鈉離子守恒可知，AlO₂^-的物質的量就是0.1mol；由（1）可知，在第二個反應中Al³⁺的物質的量是0.1mol，氫離子的物質的量是0.01mol，氯離子的物質的量是0.4mol，所以亞鐵離子的物質的量是(0.4－0.01－0.1×3)/2＝0.045mol。根據反應式2Al＋Fe₂O₃2Fe＋Al₂O₃可知，反應后每一份中單質鐵的物質的量是0.045mol，單質鋁的物質的量是0.1mol－0.045mol＝0.055mol，所以再和鹽酸的反應中，生成的氫氣物質的量是0.045mol＋0.055mol×1.5＝0.1275mol，所以在標準狀況下的體積是0.1275mol×22.4L/mol＝2.856L，答案選D。
考點：考查鋁熱反應、金屬溶于酸堿的有關計算
點評：該題屬于較難的試題，既要根據電荷守恒，計算離子的濃度，還要判斷鋁熱反應中反應物的過量問題，對學生的思維能力和審題能力都提出了較高的要求。一般思路是：在對物質轉化過程的分析與判斷的基礎上，借助“守恒原理”，快刀斬亂麻，簡化解題。除守恒法外，還有常用極值法、差量法等。