问题 计算题

(8分)一定质量由铝粉和四氧化三铁组成的铝热剂,在隔绝空气的条件下灼烧,使之充分反应。将所得混合物研细并分成两等份,分别投入过量的烧碱溶液和盐酸中,充分反应后,前者消耗m mol NaOH,放出0.336 L气体;后者消耗n mol HCl,放出V L气体。若将等质量的这种铝热剂中铝粉与足量的稀硫酸反应,可得到3.36 L气体(气体体积均在标准状况下测定)。求:

(1)该铝热剂组成成分的质量分数。

(2)m、n、V的值。

答案

(1)φ(Al)="27.95% " φ(Fe3O4)=72.05%

(2)m="0.05" mol  n="0.24" mol

V="1.344" L

根据题意,进行铝热反应后的混合物投入烧碱溶液中,产生气体,说明铝粉过量,Fe3O4完全反应。由于等质量的铝和酸、碱反应,放出H2的量相等,由2Al~3H2可知:

原铝热剂中铝的总质量m1(Al)=×27 g·mol-1="2.7" g

发生铝热反应后剩余铝的质量m2(Al)= ×2×27 g·mol-1="0.54" g

铝热反应消耗铝的质量m3(Al)="2.7" g-0.54 g="2.16" g

(1)由8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3,则

m(Fe3O4)=="6.96" g

m(Fe)= ="5.04" g

m(Al2O3)=="4.08" g

故φ(Al)=×100%=27.95%

φ(Fe3O4)=1-27.95%=72.05%

(2)根据原子守恒Al~NaAlO2~NaOH

m="n(NaOH)=" ="0.05" mol

由2Al~6HCl~3H2  Al2O3~6HCl  Fe~2HCl~H2

n=n(HCl)=×3+×6+×2="0.24" mol

V=V(H2)="(" )×22.4 L·mol-1="1.344" L

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