Question

有鋁粉和四氧化三鐵組成的鋁熱劑，在隔絕空氣的條件下灼燒，使之充分反應(yīng)。將所得混合物研細并分成兩等份，分別投入過量的燒堿溶液和鹽酸中，充分反應(yīng)后，前者消耗m molNaOH，放出0.336 L氣體；后者消耗n mol HCl，放出V L氣體。若將等質(zhì)量的這種鋁熱劑中的鋁粉與足量的稀硫酸反應(yīng)，可得到3.36 L氣體(氣體體積均在標準狀況下測定)。求：

(1)該鋁熱劑的組成成分的質(zhì)量分數(shù)。

(2)m、n、V的值。

Answer 1

(1)w(Al)=27.95%，w(Fe₂O₃)=72.05%

(2)m=0.05 mol，n=0.24 mol，V=1.344 L

解析：發(fā)生的反應(yīng)為：8Al+3Fe₃O₄4Al₂O₃+9Fe。

依題意知，鋁熱劑中的鋁粉過量。由2Al—3H₂↑知，過量的鋁粉為：×2=0.02 mol

原鋁熱劑中發(fā)生反應(yīng)的鋁粉為：0.1 mol-0.02 mol=0.08 mol。由鋁熱反應(yīng)的化學方程式可知原Fe₃O₄為0.03 mol，生成0.04 mol Al₂O₃和0.09 mol Fe。

(1)原鋁熱劑中有0.1 mol Al和0.03 mol Fe₃O₄，其總質(zhì)量為：0.1 mol×27 g·mol^-1+0.03 mol×232 g·mol^-1=9.66 g。

從而求出鋁熱劑中各組分的質(zhì)量分數(shù)為：

w(Al)=×100%=27.95%

w(Fe₃O₄)=×100%=72.05%。

或w(Fe₃O₄)=1-27.95%=72.05%

(2)鋁熱劑在充分灼燒、充分反應(yīng)后，每一等份混合物中含0.02 mol Al₂O₃、0.045 mol Fe及過量的0.01 molAl。

     Al      —      NaOH

0.01 mol         0.01 mol

  Al₂O₃      —    2NaOH

0.02 mol          0.04 mol

則消耗的NaOH為：

m=0.01 mol+0.04 mol=0.05 mol

   Al₂O₃      —      6HCl

0.02 mol            0.12 mol

     Fe    —     2HCl        —    H₂↑

0.045 mol    0.09 mol       0.045 mol

     Al     —      3HCl     —    H₂↑

0.01 mol      0.03 mol      0.015 mol

消耗的鹽酸為：

n=0.12 mol+0.09 mol+0.03 mol=0.24 mol

放出的H₂體積為：

V=(0.045 mol+0.015 mol)×22.4 L·mol^-1=1.344 L

綜上所述，知：

m=0.05 mol，n=0.24 mol，V=1.344 L