Question

将一包铝热剂（铝粉和氧化铁的混合物），进行如下实验，①向一份铝热剂中加入800ml 2mol/L的氢氧化钠溶液，使其充分反应后，收集到的气体体积为20.16L（S．T．P．）②另一份等质量的铝热剂在高温下充分反应后，向反应后固体中加入2L 2.5mol/L的盐酸溶液，使固体完全溶解，反应后溶液PH=0（假设过程中溶液体积不变），取少量反应后溶液，滴加硫氰化钾，没有出现血红色．完成下列计算：

（1）计算该铝热剂中铝与氧化铁物质的量之比？_______________

（2）实验②产生的气体的体积是多少？（S．T．P．）______________

Answer

2：1 13.44L

【解析】

（1）、铝和氢氧化钠溶液反应生成n(H2)＝＝0.9mol，根据氢气和氢氧化钠之间的关系式知，生成0.9mol氢气需要n(NaOH)＝0.6mol＜2.0mol/L×0.8L＝1.6mol，说明铝完全反应，根据氢气和铝的关系式计算铝的物质的量；根据电荷守恒计算n(Fe 2+)，求氧化铁的物质的量；

（2）、根据电荷守恒计算n(Fe 2+)，根据氧化铁和铝之间的关系式计算发生铝热反应后固体中的单质，再结合单质的物质的量计算生成氢气体积。

（1）、铝和氢氧化钠溶液反应生成n(H2)＝＝0.9mol，根据氢气和氢氧化钠之间的关系式知，生成0.9mol氢气需要n（NaOH）＝0.6mol＜2.0mol/L×0.8L＝1.6mol，说明铝完全反应，设铝的质量为x，

2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑

54g 3mol

x 0.9mol

54g：3mol＝x：0.9mol

x＝＝16.2g

n(Al)＝＝0.6mol，

所以铝热剂中铝的物质的量为0.6mol；

根据电荷守恒得n(H+)+2n(Fe2+)+3n(Al3+)＝n(Cl﹣)，

1mol×2L+2×n(Fe2+)+3×0.6mol＝2.5mol/L×2L

n(Fe2+)＝＝0.6mol，

根据铁原子守恒得n(Fe2O3)＝n(Fe2+)＝0.3mol，所以氧化铁物质的量为0.3mol

所以两者的物质的量之比为0.6mol：0.3mol＝2：1，故答案为：2：1；

（2）、2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe，根据铝热反应方程式知，0.3mol氧化铁完全反应需要n（Al）＝0.6mol，所以两者恰好完全反应，根据铁原子守恒得n(Fe)＝n(Fe2+)＝0.6mol，根据转移电子守恒得生成氢气体积＝0.6mol×22.4L/mol＝13.44L，故答案为：13.44L。